Lorsqu'un NASA ingénieur annonce un nouveau moteur révolutionnaire qui pourrait nous emmener dans les étoiles, il est facile de s’exciter. Mais les démons sont dans les détails, et quand vous regardez l'article réel, les choses semblent beaucoup moins prometteuses.
Pour commencer, l'article est un aperçu d'une idée, pas un travail évalué par des pairs. Comme le souligne l'auteur David Burns à la dernière page, le concept de base n'est pas prouvé, n'a pas été examiné par des experts et des erreurs mathématiques peuvent exister. Le «moteur hélicoïdal» proposé par Burns serait également un entraînement sans réaction similaire à l'EM-Drive, et violerait donc la troisième loi de Newton sur le mouvement. Il serait facile de simplement ignorer le travail et de passer à autre chose, mais j'aimerais examiner les détails, car c'est une idée intéressante (mais imparfaite).
Commençons par les lecteurs sans réaction en général. Ce moteur hélicoïdal et l'EM-Drive avant lui sont «sans réaction», car contrairement aux fusées et propulseurs traditionnels, ils n'expulsent pas le propulseur. Dans leur cœur, toutes les fusées sont basées sur la troisième loi de mouvement de Newton, qui dit que pour toute force que vous appliquez à votre fusée, il doit y avoir une contre-force égale appliquée à autre chose. Pour une fusée, c'est une sorte de carburant. Jetez du gaz chaud à l'arrière de votre fusée à grande vitesse et selon la troisième loi de Newton, la fusée avance. Peasy facile.
Le problème avec cela est que pour faire avancer votre fusée très rapidement, vous devez transporter un tas de carburant avec vous. Le Saturn V, par exemple, devait brûler environ 20 kilogrammes de carburant pour chaque 1 kilogramme de charge utile juste pour atteindre la Lune.
Les choses empirent à mesure que vous voyagez. Si vous vouliez envoyer une sonde aux étoiles les plus proches, vous auriez besoin d'environ 2 000 kilogrammes de carburant pour chaque kilogramme de charge utile, et votre voyage prendrait encore 100 000 ans. Il est donc prudent de dire que les fusées traditionnelles ne nous mèneront pas vers les étoiles.
Un entraînement sans réaction est différent. Il fournirait une poussée à votre fusée sans jeter de carburant par l'arrière, donc vous n'avez pas besoin de tout ce poids supplémentaire. Tout ce dont vous avez besoin, c'est de l'électricité, que vous pouvez obtenir à partir de panneaux solaires ou d'un réacteur à fusion. Le rapport entre le carburant et la charge utile serait essentiellement de 1 pour 1. Le seul inconvénient est que les entraînements sans réaction violent la troisième loi de Newton.
Maintenant, vous pourriez soutenir qu'Einstein a prouvé que Newton avait tort, ce qui est vrai, mais la théorie de la relativité d'Einstein est d'accord avec la troisième loi de Newton. La théorie quantique aussi. Si les entraînements sans réaction fonctionnent, alors trois siècles de physique sont faux.
Les fans de l'EM-Drive soutiennent exactement cela. L'EM-Drive fonctionne, disent-ils, donc la troisième loi de Newton est erronée. Période. Ce qui rend ce nouveau moteur hélicoïdal intéressant, c'est que plutôt que de simplement violer la troisième loi de Newton, il essaie de jouer Newton contre lui-même en utilisant une masse relativiste.
L'idée de base est de déplacer une masse d'avant en arrière dans une fusée, comme faire rebondir une balle d'avant en arrière. Si vous faisiez cela avec une masse normale, lorsque la balle frappe l'avant de la fusée, la fusée avancerait un peu et lorsque la balle heurterait l'arrière, la fusée reculerait un peu. En d'autres termes, la fusée oscillerait simplement en avant et en arrière lorsque la balle rebondirait d'avant en arrière.
Burns propose de le faire avec des particules dans un accélérateur de particules hélicoïdal. Ainsi, lorsque les particules montent et descendent dans l'hélice, la fusée se déplace selon la troisième loi de Newton. Mais Burns propose également d'accélérer les particules à une vitesse proche de la lumière car elles sont à l'avant de la fusée et de les ralentir à l'arrière. La relativité indique que les particules se déplaçant près de la vitesse de la lumière ont une masse plus grande que les particules plus lentes, elles sont donc plus lourdes à l'avant de la fusée qu'à l'arrière.
Pour revenir à l'analogie avec la balle, ce serait comme si votre balle gagnait par magie de la masse avant de toucher l'avant de la fusée et perdait de la masse avant de toucher l'arrière. Selon les lois de Newton, cela signifie que la balle donnerait à la fusée une plus grande poussée vers l'avant que vers l'arrière, et la fusée accélérerait vers l'avant.
Si vous pouviez utiliser une boule magique qui change la masse, cette idée fonctionnerait. Mais la relativité obéit toujours à la troisième loi de Newton, donc l'idée ne fonctionne pas dans le monde réel. Burns a raison de dire qu'il y a une erreur dans son article, mais elle est subtile.
Sa conception accélère uniquement le mouvement circulaire des particules, il suppose donc que leur vitesse vers l'avant et vers l'arrière le long de l'axe de la fusée devrait rester constante. Mais en relativité, à mesure que la masse des particules augmente, leur vitesse le long de l'axe ralentit. Cela est dû aux effets relativistes de la dilatation du temps et de la contraction de la longueur. En conséquence, les particules donnent à la fusée une poussée égale aux deux extrémités. Les théories d'Einstein ne vous permettent pas de contourner Newton.
En toute honnêteté, Burns savait que son idée était de loin, c'est pourquoi il l'a mise à la disposition des autres pour examen. C’est ça la science. C'est aussi pourquoi cela vaut la peine d'être un peu excité lorsque des idées comme celle-ci sont proposées. La plupart d'entre eux échoueront, mais un jour, un pourrait bien fonctionner. Nous pourrions atteindre les étoiles après tout, mais seulement si nous sommes prêts à continuer de tester de nouvelles idées.
La source: Moteur hélicoïdal par David Burns
