La lumière est rapide. En fait, c'est la chose la plus rapide qui existe, et une loi de l'univers est que rien ne peut bouger plus vite que la lumière. La lumière voyage à 186 000 miles par seconde (300 000 kilomètres par seconde) et peut aller de la Terre à la Lune en un peu plus d'une seconde. La lumière peut passer de Los Angeles à New York en moins d'un clin d'œil.
Bien que 1% de tout ne sonne pas beaucoup, avec la lumière, c'est toujours très rapide – près de 7 millions de miles par heure ! A 1% de la vitesse de la lumière, il faudrait un peu plus d'une seconde pour aller de Los Angeles à New York. C'est plus de 10 000 fois plus rapide qu'un jet commercial.
Les objets fabriqués par l'homme les plus rapides sont les engins spatiaux. Ils utilisent des fusées pour se libérer de la gravité terrestre, qui prend une vitesse de 25 000 mph (40 000 kmh). Le vaisseau spatial qui voyage le plus rapidement est la Parker Solar Probe de la NASA. Après son lancement depuis la Terre en 2018, il a parcouru l'atmosphère brûlante du Soleil et a utilisé la gravité du Soleil pour atteindre 330 000 mph (535 000 kmh). C'est incroyablement rapide – mais seulement 0,05 % de la vitesse de la lumière.
Pourquoi même 1 % de la vitesse de la lumière est difficile
Qu'est-ce qui empêche l'humanité d'atteindre 1 % de la vitesse de la lumière ? En un mot, l'énergie. Tout objet en mouvement a de l'énergie en raison de son mouvement. Les physiciens appellent cette énergie cinétique. Pour aller plus vite, il faut augmenter l'énergie cinétique. Le problème est qu'il faut beaucoup d'énergie cinétique pour augmenter la vitesse. Faire aller quelque chose deux fois plus vite demande quatre fois plus d'énergie. Faire aller quelque chose trois fois plus vite nécessite neuf fois plus d'énergie, et ainsi de suite.
Par exemple, amener un adolescent qui pèse 110 livres (50 kilogrammes) à 1% de la vitesse de la lumière coûterait 200 000 milliards de joules (un mesure de l'énergie). C'est à peu près la même quantité d'énergie que 2 millions de personnes aux États-Unis utilisent en une journée.
À quelle vitesse pouvons-nous aller ?
Il est possible d'obtenir quelque chose à 1% de la vitesse de la lumière, mais cela prendrait juste une énorme quantité d'énergie. Les humains pourraient-ils faire avancer quelque chose encore plus vite ?
Oui ! Mais les ingénieurs doivent trouver de nouvelles façons de faire bouger les choses dans l'espace. Toutes les fusées, même les nouvelles fusées élégantes utilisées par SpaceX et Blue Origins, brûlent du carburant pour fusée qui n'est pas très différent de l'essence d'une voiture. Le problème est que la combustion du carburant est très inefficace.
D'autres méthodes pour pousser un vaisseau spatial impliquent l'utilisation de forces électriques ou magnétiques. La fusion nucléairele processus qui alimente le Soleil, est également beaucoup plus efficace que le combustible chimique.
Les scientifiques recherchent de nombreuses autres façons d'aller vite – même les moteurs de distorsionle plus rapide Voyage plus que léger popularisé par Star Trek.
Une façon prometteuse de faire bouger quelque chose très rapidement est d'utiliser une voile solaire. Ce sont de grandes et minces feuilles de plastique fixées à un vaisseau spatial et conçues pour que la lumière du soleil puisse les pousser, comme le vent dans une voile normale. Quelques engins spatiaux ont utilisé des voiles solaires pour montrer qu'ils fonctionnent, et les scientifiques pensent qu'une voile solaire pourrait propulser un engin spatial à 10% de la vitesse de la lumière.
Un jour, quand l'humanité ne se limitera pas à une infime fraction de la vitesse de la lumière, nous pourrions voyager vers les étoiles.
Article de Chris ImpeyUniversity Distinguished Professor of Astronomy, University of Arizona
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article d'origine.
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