Impression artistique de différentes conceptions d'engins spatiaux compte tenu des formes théoriques de différents types de "bulles de distorsion". Crédit :E Lentz
S'il est possible de voyager vers des étoiles lointaines au cours de la vie d'un individu, il faudra trouver un moyen de propulsion plus rapide que la lumière. À ce jour, même des recherches récentes sur le transport supraluminique (plus rapide que la lumière) basées sur la théorie de la relativité générale d'Einstein nécessiteraient de grandes quantités de particules hypothétiques et d'états de la matière ayant des propriétés physiques « exotiques » telles que la densité d'énergie négative. Ce type de matière est actuellement introuvable ou ne peut pas être fabriqué en quantités viables. En revanche, de nouvelles recherches menées à l'université de Göttingen contournent ce problème en construisant une nouvelle classe de « solitons » hyper-rapides utilisant des sources avec uniquement des énergies positives qui peuvent permettre de voyager à n'importe quelle vitesse. Cela relance le débat sur la possibilité d'un voyage plus rapide que la lumière basé sur la physique conventionnelle. La recherche est publiée dans la revue Gravité classique et quantique .
L'auteur de l'article, Dr Erik Lentz, analysé les recherches existantes et découvert des lacunes dans les études précédentes sur le « warp drive ». Lentz a remarqué qu'il existait des configurations de courbure spatio-temporelle encore à explorer, organisées en « solitons », qui ont le potentiel de résoudre le puzzle tout en étant physiquement viables. Un soliton – dans ce contexte également appelé de manière informelle une « bulle de distorsion » – est une onde compacte qui conserve sa forme et se déplace à une vitesse constante. Lentz a dérivé les équations d'Einstein pour les configurations de solitons inexplorées (où les composantes du vecteur de décalage de la métrique espace-temps obéissent à une relation hyperbolique), constatant que les géométries modifiées de l'espace-temps pouvaient être formées d'une manière qui fonctionnait même avec des sources d'énergie conventionnelles. En substance, la nouvelle méthode utilise la structure même de l'espace et du temps disposés en soliton pour apporter une solution au voyage plus rapide que la lumière, qui, contrairement à d'autres recherches, n'auraient besoin que de sources à densité énergétique positive. Aucune densité d'énergie négative exotique n'est nécessaire.
Si une énergie suffisante pouvait être générée, les équations utilisées dans cette recherche permettraient de voyager dans l'espace jusqu'à Proxima Centauri, notre étoile la plus proche, et retour sur Terre en années au lieu de décennies ou de millénaires. Cela signifie qu'un individu pourrait y aller et revenir au cours de sa vie. En comparaison, la technologie actuelle des fusées en prendrait plus de 50, 000 ans pour un aller simple. En outre, les solitons (bulles de distorsion) ont été configurés pour contenir une région avec des forces de marée minimales telles que le temps qui passe à l'intérieur du soliton correspond au temps à l'extérieur :un environnement idéal pour un vaisseau spatial. Cela signifie qu'il n'y aurait pas les complications du soi-disant « paradoxe des jumeaux » selon lequel un jumeau voyageant près de la vitesse de la lumière vieillirait beaucoup plus lentement que l'autre jumeau resté sur Terre :en fait, selon les équations récentes, les deux jumeaux auraient le même âge lorsqu'ils seraient réunis.
Image pour montrer combien de temps il faudrait à différents types de vaisseaux spatiaux pour voyager de notre système solaire à Proxima Centauri (l'étoile connue la plus proche). Actuellement, la seule option serait d'utiliser une fusée chimique soit un temps de trajet supérieur à 50, 000 ans. Crédit :E Lentz
"Ce travail a éloigné le problème du voyage plus rapide que la lumière d'un pas de la recherche théorique en physique fondamentale et le rapproche de l'ingénierie. La prochaine étape consiste à comprendre comment réduire la quantité astronomique d'énergie nécessaire dans la gamme de les technologies d'aujourd'hui, comme une grande centrale nucléaire moderne à fission. Ensuite, nous pourrons parler de la construction des premiers prototypes, " dit Lentz.
Actuellement, la quantité d'énergie nécessaire à ce nouveau type de propulsion spatiale est encore immense. Lentz explique, "L'énergie requise pour ce disque se déplaçant à la vitesse de la lumière englobant un vaisseau spatial de 100 mètres de rayon est de l'ordre de centaines de fois la masse de la planète Jupiter. Les économies d'énergie devraient être drastiques, d'environ 30 ordres de grandeur pour être à portée des réacteurs nucléaires à fission modernes. plusieurs mécanismes d'économie d'énergie ont été proposés dans des recherches antérieures qui peuvent potentiellement réduire l'énergie requise de près de 60 ordres de grandeur. ou si de nouveaux mécanismes sont nécessaires pour ramener l'énergie requise à ce qui est actuellement possible.