Quand vous imaginez un vaisseau spatial, vous pensez probablement à ça,
ou ça, ou peut être ça.
Qu'ont-ils tous en commun ?
Entre autres, ils sont gigantesques
parce qu'ils transportent du personnel, du carburant,
et toutes sortes d'approvisionnements, des instruments scientifiques
et dans de rares cas, des lasers destructeurs de planètes.
Mais, dans le vrai monde, la prochaine génération
pourrait être vraiment beaucoup plus petite.
On parle de minuscules engins qui tiennent dans votre poche !
Imaginez envoyer un essaim de ces micro-vaisseaux dans la galaxie !
Ils pourraient explorer des planètes et des étoiles lointaines,
en emportant des capteurs électroniques sophistiqués.
Ils pourraient tout mesurer, de la température aux rayons cosmiques.
On pourrait en déployer des milliers,
pour le prix d'une seule navette spatiale.
On augmenterait exponentiellement la quantité de données
qu'on peut collecter sur l'univers.
Et ils sont sacrifiables individuellement,
ce qui permet de les envoyer dans des endroits,
qui sont trop risqués pour une fusée ou un satellite à un milliard de dollars.
Plusieurs centaines de petits objets spatiaux orbitent déjà autour de la terre,
prenant des photos de l'espace,
et collectant des données,
comme le comportement des bactéries dans l’atmosphère terrestre,
ou les signaux magnétiques qui peuvent aider à prédire les séismes.
Mais imaginez combien on pourrait apprendre,
s'ils pouvaient voler en dehors de l'orbite terrestre !
C'est exactement ce que des organisations comme la NASA veulent faire :
envoyer des micro-vaisseaux pour explorer des planètes habitables,
et décrire des phénomènes astronomiques, qu'on ne peut pas étudier de la terre.
Mais quelque chose de si petit
ne peut pas emporter de gros moteurs, ou des tonnes de carburant,
alors comment un tel vaisseau peut-il se propulser ?
Pour les micro-vaisseaux, il s'avère que l'on a besoin de micro-propulsion !
À de très petites échelles,
certaines règles familières de physique ne s'appliquent pas,
En particulier, les règles de la physique newtonienne
qui régissent notre environnement quotidien,
car des forces normalement négligeables deviennent importantes.
Ces forces incluent la tension superficielle et capillarité,
et les phénomènes qui régissent les petites choses.
Les systèmes de micro-propulsion peuvent exploiter ces forces,
pour faire fonctionner les sondes.
Un exemple de ce fonctionnement
est appelé propulsion de jets par électronébulisation microfluidique.
C'est un type de lanceur ionique,
qui expulse des particules électriques chargées
pour générer une propulsion.
un modèle a été développé au Laboratoire de Jet Propulsion de la NASA.
Il ne fait que quelques centimètres de côté.
Voilà comment il fonctionne.
Cette plaque métallique, de la taille d'un timbre,
est parsemée d'une centaine de minces aiguilles,
et est revêtue d'un métal tel l'indium, qui a un point de fusion bas.
On pose une grille métallique au-dessus des aiguilles,
et on crée un champ électrique entre la grille et la plaque.
Quand la plaque est chauffée, l'indium fond.
La capillarité attire le métal liquide en haut des aiguilles,
et le champ électrique tire le métal fondu vers le haut
mais la tension superficielle le tire vers le bas.
Ça provoque une déformation en cône de l'indium.
Le petit rayon de la pointe des aiguilles
permet au champ électrique, de vaincre la tension superficielle.
Quand ça arrive,
les ions chargés positivement
sont expulsés à des dizaines de kilomètres par seconde.
Ce jet d'ions propulse le vaisseau dans la direction opposée,
grâce à la troisième loi de Newton.
Bien que chaque ion soit une particule extrêmement petite,
la force combinée de tant d'entre eux sortant du vaisseau,
suffit pour générer une accélération significative.
Contrairement à l'énergie dégagée par un moteur de fusée,
le flux est plus petit et beaucoup plus efficient,
ce qui en fait un mode de propulsion idéal
pour les longues missions dans l'espace lointain.
Ces systèmes de micro-propulsions n'ont pas encore été complètement testés,
mais des scientifiques pensent qu'ils fourniront assez de force
pour envoyer de petit vaisseaux en dehors de l'orbite terrestre.
En fait, ils prédisent que des milliers d'entre eux
seront lancés dans les 10 prochaines années,
pour récolter des données
dont nous ne pouvons aujourd'hui que rêver.
Ce sont les micro-fusées scientifiques.