Des scientifiques du California Institute of Technology (Caltech) ont réalisé des progrès significatifs dans le développement des voiles solaires, une technologie qui pourrait un jour permettre à de minuscules vaisseaux spatiaux de voyager vers des systèmes stellaires lointains. La percée implique une nouvelle méthode pour mesurer la force de la lumière laser sur des membranes ultra-minces, ce qui est crucial pour le succès de l'initiative Breakthrough Starshot.
Lancée en 2016 par le regretté Stephen Hawking et l'investisseur en technologie Yuri Milner, Breakthrough Starshot vise à envoyer des sondes miniatures vers Alpha Centauri, le système stellaire le plus proche de la Terre. Le plan repose sur des lasers puissants sur Terre qui propulsent de délicates sondes à voiles à travers l'espace, atteignant des vitesses sans précédent sans avoir besoin de propergols chimiques.
Harry Atwater de Caltech, titulaire de la chaire Otis Booth de leadership en ingénierie et sciences appliquées, explique que la voile solaire se déplacera plus vite que tout vaisseau spatial précédent, ouvrant potentiellement les distances interstellaires à l'exploration spatiale directe. Son équipe a développé une plateforme de test pour mesurer la force des lasers sur une membrane microscopique en nitrure de silicium, d'une épaisseur de seulement 50 nanomètres. Cette voile miniature, une feuille carrée de 40 microns de côté, vibre lorsqu'elle est frappée par un laser, ce qui permet aux chercheurs de calculer la force et la puissance du faisceau laser en détectant ces minuscules mouvements.
Les principaux auteurs de l'étude, le chercheur postdoctoral Lior Michaeli et l'étudiant diplômé Ramon Gao, ont construit une configuration spécialisée appelée interféromètre à trajet commun. Cette configuration permet une mesure précise du mouvement de la membrane en annulant le bruit de fond, ce qui permet des calculs de force précis. La plateforme peut également mesurer le mouvement latéral et les rotations, ouvrant la voie à de futures conceptions de voiles solaires capables de s'autocorriger.
L'équipe vise à intégrer des nanomatériaux et des métamatériaux avancés pour stabiliser les voiles solaires pendant leur voyage. Cette recherche représente une étape importante vers l'observation des forces et des couples optiques conçus pour permettre à une voile solaire en accélération libre de suivre le faisceau laser, ouvrant la voie à l'exploration interstellaire.