Le Dr Fatima Brahimi a créé un nouveau concept pour les poussées de missiles à fusion qui pourraient propulser les humains sur Mars et au-delà.
Un physicien du laboratoire de physique des plasmas de Princeton (PPPL) du département américain de l’énergie a conçu la fusée qui utilisera des champs magnétiques pour lancer des particules de plasma – du gaz chargé électriquement – dans le vide de l’espace.
Selon les deuxième et troisième lois du mouvement de Newton, maintenir l’élan signifie pousser le missile vers l’avant – et à des vitesses dix fois plus rapides que des dispositifs similaires.
L’invention pourrait permettre aux humains de se rendre sur Mars
Alors que les moteurs de propulsion à plasma actuellement éprouvés dans l’espace utilisent des champs électriques pour propulser les particules, la nouvelle conception du missile les accélérera grâce à la reconnexion magnétique.
Ce processus se trouve dans tout l’univers, mais il est le plus visible pour l’humanité à la surface du soleil. Lorsque les lignes de champ magnétique y convergent, avant de se déconnecter puis de se reconnecter, cela produit une énorme quantité d’énergie.
Une énergie similaire est produite à l’intérieur de machines en forme de tore connues sous le nom de tokamak, qui est un dispositif de confinement magnétique qui est également un candidat idéal pour un réacteur de fusion nucléaire pratique.
«Je cuisine ce concept depuis un certain temps», a déclaré Fatima Ibrahimi, physicienne de recherche principale au PPPL, qui a publié son article détaillant l’invention dans la revue Plasma Physics.
« L’idée m’est venue en 2017 alors que j’étais assis sur le pont et que je réfléchissais aux similitudes entre l’échappement de la voiture et les particules d’échappement à grande vitesse générées par l’expérience du National Globe Ring (NSTX) de PPPL », a-t-elle déclaré.
NSTX est le produit phare de la principale installation de fusion actuelle du laboratoire, qui est étudiée avec un financement du département américain de l’énergie.
Le Dr Ibrahimi a ajouté: « Pendant son fonctionnement, ce tokamak produit des bulles magnétiques appelées plasmides se déplaçant à environ 20 kilomètres par seconde, ce qui me paraissait beaucoup comme une poussée. »
La fusion nucléaire est la force qui déplace le soleil et les étoiles. Il combine les éléments légers sous forme de plasma – l’état chaud et chargé de la matière composée d’électrons libres et d’un noyau atomique représentant 99% de l’univers visible – pour générer d’énormes quantités d’énergie.
Si un réacteur pouvait être recréé fonctionnant selon les mêmes principes sur Terre, il fournirait un «approvisionnement quasi inépuisable en énergie pour la production d’électricité» selon PPPl.
La technologie utilise le même processus que celui que nous voyons dans les éruptions solaires
Le nouveau concept du Dr Brahimi offre des performances nettement meilleures que les moteurs de propulsion à plasma trouvés dans les simulations informatiques – générant des gaz d’échappement à des vitesses allant jusqu’à des centaines de kilomètres par seconde, dix fois plus rapides que les autres moteurs de propulsion.
Le physicien a déclaré que cette vitesse plus rapide au début du vol d’un vaisseau spatial pourrait rendre les exoplanètes à la portée des astronautes.
«Il faut des mois ou des années pour parcourir de longues distances car la poussée spécifique des moteurs de fusée chimique est très faible, de sorte que le véhicule met un certain temps à atteindre sa vitesse», a-t-elle déclaré.
« Mais si nous construisions des moteurs de propulsion basés sur la reconnexion magnétique, alors nous pourrions accomplir des missions à longue portée dans un laps de temps plus court. »
Elle a affirmé que son concept de motivation découle directement de ses recherches sur l’énergie de fusion. « Ce travail est inspiré par des travaux de fusion précédents et c’est la première fois que des plasmoïdes sont proposés et reconnectés pour la propulsion spatiale », a déclaré le Dr Ibrahimi. « La prochaine étape est de construire un prototype! »
