Pourrions-nous vraiment construire l’USS Enterprise de Star Trek ?
Lancé dans l’espace par l’esprit du créateur Gene Roddenberry dans les années 1960, l’USS Enterprise NCC-1701 a été le tout premier vaisseau spatial Star Trek à atteindre la vitesse de distorsion sur les écrans de télévision du monde entier. Le vaisseau spatial de « classe Constitution » voyageant dans le temps, ultra-rapide et presque invisible était le vaisseau spatial le plus avancé au moment de son lancement en 2245.
Espace intégré, l’USS Enterprise était un exploit d’ingénierie fictive. On estime que le vaisseau spatial pèserait environ plus de quatre millions de tonnes et abriterait un équipage de 430 personnes. En comparaison, l’objet artificiel le plus lourd à s’aventurer dans l’espace est la Station spatiale internationale (ISS), qui a une masse d’environ 419 tonnes. Cependant, la Chine étudierait la possibilité de construire un vaisseau spatial colossal mesurant jusqu’à 0,6 mile (0,96 km) de long, l’ISS ne mesurant que 360 pieds (110 mètres) de long.
Les ingénieurs ont encore 233 ans avant que l’humanité n’atteigne la vision de Roddenberry pour l’exploration spatiale et plusieurs percées scientifiques suggèrent que nous pourrions nous diriger vers un vaisseau spatial qui rappelle l’USS Enterprise.
En tant que vaisseau de classe Constitution de la Starfleet Federation, le rôle principal de l’Enterprise était de s’aventurer dans l’exploration intergalactique et les missions diplomatiques. Pour les aider dans leurs voyages de découverte, l’Enterprise a été équipé d’un ensemble de scanners et de capteurs avancés. Avant de descendre sur une terre étrangère, l’équipage à bord de l’Enterprise a d’abord retourné quelques points de suture et scanné la planète ci-dessous à la recherche de signes de vie. C’est un gadget assez pratique à avoir lors de la découverte d’une nouvelle vie, mais qui semble irréaliste. Cependant, les scientifiques sont sur le point de faire de cette technologie une réalité.
Les chercheurs ont découvert que la biochimie de toutes les formes de vie interagit avec la lumière d’une manière que les matériaux inorganiques ou artificiels ne font pas. Par exemple, lorsque la lumière frappe de longues chaînes de molécules de carbone qui composent les acides aminés (les éléments constitutifs des protéines), elle devient polarisée dans la circulation. Cela signifie qu’il se déplace en spirales dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Les scientifiques pourraient théoriquement observer et identifier cette interaction lumineuse dans l’espoir de découvrir de nouvelles formes de vie à partir d’observatoires d’engins spatiaux, tels que le roman Enterprise ou de futurs télescopes spatiaux, tels que le Large UV Optical Infrared Surveyor (LUVOIR).
Voyager plus vite que la vitesse de la lumière
L’une des capacités les plus emblématiques de l’Enterprise est sa capacité à passer d’un bout à l’autre de la galaxie en quelques instants, en utilisant son lecteur de distorsion fictif. Actuellement, l’humanité est loin d’être assez avancée pour reproduire le moteur de distorsion de l’Enterprise. Cependant, la théorie derrière la construction d’un système existe depuis le début des années 1990.
Pour atteindre des vitesses plus rapides que la vitesse de la lumière, la vitesse limite naturelle de la physique, le physicien théoricien Miguel Alcubierre a proposé que nous devions plier le tissu de l’espace-temps. L’espace-temps peut être imaginé comme une feuille de caoutchouc sur laquelle repose toute la matière, créant des creux dans le caoutchouc par rapport à leur masse.
Alcubierre a proposé que si l’espace-temps pouvait être replié devant un vaisseau spatial puis étendu derrière lui, le vaisseau pourrait voyager beaucoup plus vite que la vitesse de la lumière et atteindre une « vitesse de distorsion ». Cette courbure de l’espace-temps continuerait théoriquement à se déplacer dans une vague et agirait comme une bande transporteuse emportant le vaisseau spatial le long de celle-ci.
Pour réaliser une telle manipulation de l’espace-temps, Alcubierre a suggéré qu’une énorme quantité de masse négative, un phénomène rarement créé dans les laboratoires et considéré comme l’énergie du vide dans l’espace. La quantité de masse négative nécessaire pour faciliter l’entraînement par distorsion d’Alcubierre devrait être équivalente à la masse d’une étoile massive distribuée dans un anneau autour d’un vaisseau spatial. Cet anneau hypothétique de masse négative créerait une « bulle de distorsion » qui déformerait l’espace-temps et transporterait tout vaisseau spatial à l’intérieur.
Bien que la théorie d’Alcubierre exigeait une masse négative, des recherches récentes de l’Université de Göttingen, en Allemagne, offrent un nouveau domaine de la physique aux chercheurs pour explorer les potentiels de puissance de distorsion. En 2021, le physicien Erik Lentz a émis l’hypothèse que la masse et l’énergie positives pourraient également fournir les conditions nécessaires pour construire une bulle de distorsion. Au lieu d’un anneau solide de masse négative détaillé dans la théorie d’Alcubierre, Lentz propose que la superposition d’anneaux et de risques de fluide extrêmement dense, similaire à la composition de l’intérieur d’une étoile à neutrons, donnerait le même résultat.
Avec la capacité de plier l’espace-temps, ceux à l’intérieur de la bulle de distorsion pourraient voyager dans l’espace plus rapidement que la vitesse de la lumière sans enfreindre les lois physiques. Par exemple, tout comme la capacité de marcher librement dans le ventre d’un avion, la bulle de distorsion permettrait théoriquement aussi à un vaisseau spatial et à son équipage de se déplacer sans ressentir les effets de la vitesse de distorsion.
Il y a plusieurs questions qui restent sans réponse sur la construction d’un vaisseau capable de distorsion dans la vie réelle, comme comment contrôler sa direction et sa distance, ainsi que comment sortir d’une bulle de distorsion ?
Dans Star Trek, cependant, pour alimenter leur moteur de distorsion et créer suffisamment d’énergie pour plier l’espace-temps, l’USS Enterprise utilise la réaction d’annihilation entre la matière, sous la forme de deutérium (un isotope réel de l’hydrogène), et l’antimatière, qui est régulé par un cristal fictif appelé dilithium. L’énergie « électro-plasma » libérée par cette réaction crée la bulle de distorsion nécessaire pour manipuler l’espace-temps et se déplacer.
Le plus grand obstacle à surmonter dans l’utilisation des réactions d’annihilation pour l’énergie est de produire suffisamment d’antimatière pour alimenter un moteur de distorsion.
Comme son nom l’indique, l’antimatière est une version miroir et opposée de la matière. Par exemple, un électron a une charge négative, de sorte que son partenaire antimatière a la même masse mais une charge positive opposée, appelée positron. Afin de créer de l’antimatière, des accélérateurs de particules, tels que le Large Hadron Collider, qui tirent des particules les unes sur les autres pour libérer de l’antimatière.
Cependant, il existe plusieurs problèmes physiques avec l’antimatière comme source de carburant. Premièrement, le rendement de sa production est très faible. Par exemple, le Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) ne peut produire suffisamment d’antimatière en une heure pour alimenter 1/1000 de watt et donc 100 000 Fermilabs seraient nécessaires pour alimenter une seule ampoule. Du fait que l’antimatière s’annihile au contact de la matière, il est quasiment impossible de la stocker car tout est constitué de matière.
Malgré ces malheurs quantiques, la recherche sur les engins spatiaux antimatière est toujours en développement. L’une des dernières avancées en matière de propulsion d’antimatière est la proposition de la NASA d’une sonde spatiale qui se rendra jusqu’à notre voisinage stellaire Proxima Centauri, à l’aide d’un accélérateur d’annihilation. Mais jusqu’à ce que les scientifiques réussissent à produire et à stocker en masse de l’antimatière, alimenter un vaisseau spatial qui ressemble à l’Enterprise reste fermement dans le domaine de l’imagination.
Ressources supplémentaires
Tenez-vous au courant de toutes les dernières nouvelles de Star Trek sur le site officiel. Ou si vous vouliez voir comment les différentes entreprises USS se classent, consultez cet article de Popular Mechanics ou celui-ci de Gizmodo.