Les fusées qui nous ont propulsés hors de l’atmosphère depuis l’aube de la conquête spatiale, même les plus avancées comme le SLS (Space Launch System) du programme Artemis ou la Falcon Heavy de SpaceX, fonctionnent toutes selon le même principe. Si on devait le résumer rapidement : elles expulsent des gaz à très grande vitesse vers l’arrière pour décoller. Un principe éprouvé, mais fondamentalement limité si l’on souhaite un jour étendre notre rayon d’action. Actuellement, une fusée emporte l’essentiel de sa masse sous forme d’ergol, un mélange de son carburant (kérosène, hydrogène liquide, méthane) et de son comburant (oxygène liquide). Dans le cas de certains lanceurs, cette masse atteint 85-90 % comme Saturn V ou Ariane 6, qu’ils brûlent en quelques minutes pour atteindre l’orbite. Le reste du voyage se fait essentiellement sur l’inertie acquise lors de cette phase critique et grâce aux corrections de trajectoires.
C’est amplement suffisant pour atteindre la Lune ou Mars, mais au-delà du Système solaire, les distances deviennent si vastes que la propulsion chimique est bien trop gourmande en matière par rapport à son rendement énergétique. Imaginons qu’un jour, dans un futur lointain, nous souhaitons atteindre le système stellaire le plus proche de la Terre : Alpha Centauri. Situé à 4,37 années lumière, il nous faudrait plusieurs milliers d’années de voyages pour y parvenir. Un délai absurde, qui a mené Shoufeng Lan, directeur du Lab for Advanced Nanophotonics à Texas A&M et son équipe, à travailler sur un nouveau mode de propulsion, reposant exclusivement sur l’énergie lumineuse. Leurs travaux ont été publiés le 30 mars 2026, dans la revue Newton.
La lumière comme propulsion : fantasme de SF ou réalité ?
S’il existe déjà des alternatives à la propulsion chimique (voiles solaires, moteurs ioniques ou propulseurs à plasma), leur très faible poussée les rend encore inadaptées pour assurer la phase de décollage depuis la surface terrestre. C’est pourquoi la lumière est, dans ce contexte, très intéressante à étudier : elle permet de générer une poussée à partir de la pression exercée par les photons, en transférant leur quantité de mouvement au véhicule.
C’est exactement comme ça que fonctionne le mode de propulsion imaginé par Shoufeng Lan. Quand un photon frappe une surface et rebondit, il lui transfère sa variation de quantité de mouvement. La force résultante est infime à l’échelle d’un photon isolé, mais sous un laser continu, elle se cumule, et la poussée est renforcée. Son avantage sur tous les autres propulseurs : l’énergie reste à la source. Aucune masse n’est embarquée et aucun ergol n’est consommé.
La difficulté que la propulsion optique n’avait jamais réussi à surmonter, c’est le contrôle directionnel : comment contrôler la trajectoire d’un objet dans les trois dimensions avec un faisceau qui, par nature, pousse dans une seule direction ?
Ce qu’a imaginé Lan et son équipe pour pallier ce problème , ce sont des « métajets », des structures micrométriques qui tapisseraient la coque externe du vaisseau. Construits à partir de métasurfaces, des matériaux ultraminces dont la surface est gravée de motifs nanométriques. Chacun d’entre eux pourrait contrôler la redistribution des photons incidents qui les frappent, en déterminant leur angle, et, par conséquent, la direction et l’amplitude de la force exercée sur la structure. Selon la géométrie du motif, cette force peut ainsi pousser le vaisseau vers l’avant, le déplacer latéralement, ou induire une rotation.
Des chiffres qui donnent le vertige
Selon les tests effectués par l’équipe, avec une propulsion photonique conçue de cette manière, il ne nous faudrait plus qu’une vingtaine d’années pour aller sur Alpha Centauri. Un vaisseau ou une fusée se déplacerait donc à une vitesse faramineuse de l’ordre de 65 400 km/s (20 % de la vitesse de la lumière).
Attention néanmoins : ce sont des résultats expérimentaux, obtenus à l’échelle du micron, dans un petit bac de liquide, et non dans le vide spatial. La vingtaine d’années est une projection théorique que les chercheurs assument, mais qui repose sur une condition que personne ne sait encore remplir : disposer d’une source laser suffisamment puissante pour propulser un engin réel à cette vitesse. L’équipe est actuellement en recherche de financement pour passer à des tests plus ambitieux, en microgravité.
Ce n’est donc pas demain qu’un vaisseau rejoindra Alpha Centauri à une telle vitesse. Il suffit de regarder un peu dans le passé, notamment avec le projet Breakthrough Starshot. Lancé en 2016, doté à son départ d’un budget de 100 millions de dollars, patronné par Stephen Hawking et Yuri Milner, ce programme visait exactement le même objectif avec le même principe que Lan. Les financements se sont avérés insuffisants, et il n’a jamais atteint l’étape de test en conditions spatiales réelles. Milner estimait lui-même qu’il nous fallait attendre encore au moins 25 à 35 ans pour que nous puissions lancer réellement un véhicule à propulsion photonique. Et encore, cela concernera certainement de petites sondes de quelques grammes ; pour un vaisseau de plusieurs tonnes, nous parlons d’un horizon technologique qui se compte en siècles plutôt qu’en décennies.
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