Imaginez un voyage vers Mars en quelques heures, Proxima du Centaure en seulement une vingtaine d’années, propulsé par la seule force de la lumière. Cette vision futuriste se rapproche grâce à une percée de chercheurs de Delft et Brown, qui ont développé des voiles photoniques ultra-minces capables d’être propulsées par des lasers. Cette technologie, qui redéfinit les limites de la nanotechnologie, pourrait révolutionner l’exploration spatiale et ouvrir de nouvelles perspectives en physique expérimentale.
Une avancée majeure dans le domaine de la nanotechnologie a été réalisée par des chercheurs de l’université de Technologie de Delft et de l’université Brown. Ces scientifiques ont développé des prototypes de voiles photoniques, des membranes réfléchissantes ultra-légères conçues pour être propulsées par des lasers de forte puissance, ouvrant ainsi des perspectives passionnantes pour les voyages interstellaires à grande vitesse. Les détails de cette avancée ont été publiés dans la revue Nature.
Ces voiles, mesurant 60 x 60 mm et seulement 200 nanomètres d’épaisseur, intègrent des milliards de trous à l’échelle nanométrique. La particularité de ces voiles réside dans leur conception même : elles fonctionnent comme des miroirs ultra-légers qui exploitent la pression de rayonnement induite par le laser pour propulser les engins spatiaux à des vitesses remarquables. Ces voiles représentent une avancée dans la mesure où elles sont conçues avec une topologie neuronale et sont formées de cristaux photoniques (PhC) pentagonaux.
Un gain de temps colossal
L’équipe de recherche, dirigée par le doctorant Lucas Norder, a démontré qu’il était possible de réduire considérablement le temps de fabrication de ces voiles. Auparavant, la constructionconstruction de structures similaires, comme celles envisagées par l’initiative Starshot Breakthrough (projet qui vise à atteindre le système d’Alpha du Centaure en seulement une vingtaine d’années), pouvait prendre jusqu’à 15 ans en raison de la nécessité de créer des milliards de perforations à l’échelle nanométrique. Grâce à des méthodes innovantes, cette équipe a réussi à condenser ce processus à seulement 24 heures.
Les voiles légères, grâce à la pression de rayonnement des lasers, peuvent atteindre des vitesses exceptionnelles, permettant potentiellement des missions interplanétaires rapides. Les sondes spatiales utilisant cette technologie pourraient théoriquement atteindre Mars en quelques jours. Bien que le voyage interstellaire reste un objectif futur, les prototypes actuels ont déjà prouvé la propulsion sur des distances picométriques. L’équipe de Delft ambitionne maintenant de réaliser un mouvementmouvement sur des distances de quelques centimètres sur Terre, défiant ainsi la gravitégravité. « Cela ne semble peut-être pas beaucoup, mais ce serait 10 milliards de fois plus loin que tout ce qui a été poussé avec des lasers jusqu’à présent », note le Dr. Richard Norte, professeur agrégéprofesseur agrégé à TU Delft.
“C’est une toute nouvelle façon de penser la nanotechnologie”
« Ce n’est pas juste une autre étape pour réduire les choses, c’est une toute nouvelle façon de penser la nanotechnologienanotechnologie, explique Richard Norte. Nous créons des dispositifs à rapport d’aspect élevé qui sont plus fins que tout ce qui a été conçu précédemment, mais qui couvrent des dimensions semblables à des structures massives. »
Les matériaux employés « présentent de nouvelles opportunités pour explorer les interactions lumièrelumière–matièrematière et les phénomènes relativistes à l’échelle macroscopique ». De plus, cette recherche financée par l’Union européenne place Delft à l’avant-garde de la science des matériaux à l’échelle nanométrique.
Une version à grande échelle de ces voiles pourrait s’étendre sur la longueur de sept terrains de football tout en conservant une épaisseur d’un millimètre. « Ce n’est pas seulement son rapport hauteur/largeur qui rend ce matériaumatériau spécial, c’est la combinaison simultanée de grande échelle et de nanoéchelle dans le même matériau qui le rend léger et réfléchissant », explique le Dr. Norte.
