Manipuler la gravité : Science-fiction ou réalité ?

Propulsion sans carburant ?

Depuis les toutes premières fusées V2 pendant la Seconde Guerre mondiale, le concept de base de la propulsion des fusées consiste à expulser des gaz à grande vitesse dans la direction opposée à celle de la destination de la fusée.

À ce jour, c’est presque la seule forme de propulsion utilisée par les fusées et les engins spatiaux pour échapper à la gravité terrestre et se déplacer dans l’espace.

Elle est formalisée par l’équation de la fusée, qui, en termes simples, indique que plus la masse expulsée est importante et plus elle l’est rapidement, plus la poussée est grande. On parle parfois de « la tyrannie de l’équation de la fusée ». En effet, plus on utilise de carburant, plus il faut de carburant pour soulever ce carburant.

Pour une fusée typique à un seul étage, environ 90 % de sa masse de lancement initiale doit être du carburant pour surmonter la gravité terrestre et la traînée atmosphérique. Cela ne laisse que 10 % pour la structure, les systèmes et la charge utile de la fusée.

Mais que se passerait‑il s’il existait une alternative ? Depuis très longtemps, la propulsion sans carburant a été considérée comme une simple fantaisie par la communauté scientifique et le domaine de la science‑fiction.

Cependant, quelques voix discordantes de scientifiques sérieux et accomplis présentent des résultats expérimentaux déroutants et explorent des théories non conventionnelles pour les expliquer.

Un exemple récent est la présentation donnée par Dr John Brandenburg à la conférence APEC Propulsion le 31 août 2024 sous le titre « Description et résultats de l’expérience de modification de la gravité ».

L’anti‑gravité peut‑elle être réelle ?

Crédibilité

À première vue, le concept d’anti‑gravité semble très farfelu et « non scientifique », plus adapté à la science‑fiction, aux théoriciens du complot, aux passionnés d’OVNI et aux inventeurs amateurs.

Il est donc surprenant qu’une personne au profil du Dr Brandenburg propose une présentation sur le sujet.

Il est physicien spécialisé en plasma, avec une expérience en recherche sur la fusion nucléaire, et « 9 ½ ans dans les laboratoires d’armes nucléaires au Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) et aux Sandia Labs à Albuquerque », deux institutions nécessitant un niveau de habilitation de sécurité élevé.

Il est également l’inventeur du propulseur micro‑ondes électro‑thermique (MET), une forme avancée de propulsion spatiale utilisant les micro‑ondes pour créer un plasma ultra‑chaud.

Source: URA Thrusters

Ce contexte écarte l’idée que cela provient d’une source non sérieuse et non scientifique.

Gravité électro‑magnétisme – GEM

Forces fondamentales

Il existe quatre forces fondamentales de l’Univers reconnues par la physique moderne, deux agissant à un niveau très court, atomique ou plus petit, et deux à une très grande échelle.

Source: ResearchGate

GEM est une nouvelle théorie affirmant que les deux forces à longue portée, l’électromagnétisme et la gravité, pourraient être considérées comme une seule force unique se manifestant de deux manières différentes selon les circonstances.

Cela serait la continuité des efforts des physiciens pour unifier les forces fondamentales, notamment après la découverte de la fusion des forces électriques et magnétiques en électromagnétisme au début du XIX^e siècle et des interactions électrofaibles, fusionnant la force électromagnétique et la force nucléaire faible, récompensées par deux prix Nobel en 1979 et en 1999.

Fusion de la gravité et de l’électromagnétisme

Entrer dans les détails mathématiques du GEM dépasserait le cadre de cet article. Globalement, l’idée est que les équations principales de l’électromagnétisme et de la gravité sont très similaires.

C’est quelque chose qu’Einstein a déjà remarqué, les deux forces agissant selon l’inverse du carré de la distance : 1/r².

Source: Mr. Naga Physics

Ainsi, bien que définitivement novateur, ce n’est pas une idée totalement farfelue en soi.

C’est quelque chose sur lequel le Dr Brandenburg travaille depuis longtemps, avec des publications sur cette théorie datant de plus d’une décennie :

• « The Problem of Weak and Strong Nuclear Forces and Prediction of the Higgs‑Boson Mass using the GEM (Gravity Electro‑Magnetism) Unification Theory » STAIF II, Albuquerque, NM février (2012).
• « A Derivation of the Newton Gravitation Constant and the Proton Mass From the GEM Unification Theory of Baryon‑Genesis » Journal of Cosmology Volume 17, 2011.
• « The Value of the Gravitation Constant and its Relation to Cosmic Electrodynamics », IEEE Transactions On Plasma Science, Plasma Cosmology Issue Vol. 35, No. 4. p845.

Pourquoi est‑elle controversée ?

Le problème de cette approche est qu’elle renverse plusieurs fondamentaux de la gravité tels qu’ils sont communément compris aujourd’hui.

Premièrement, cela ferait que la constante « G » ne serait plus une constante du tout.

Deuxièmement, cela signifierait que la gravité négative, ou anti‑gravité, est possible. Cela changerait complètement toute la physique, y compris la physique quantique actuelle qui rejette catégoriquement l’idée de gravité négative.

De telles idées sont généralement accueillies avec dérision ou ostracisme pur et simple par la communauté scientifique au sens large (par exemple, le physicien plasma français Jean‑Pierre Petit et sa théorie cosmologique « Janus », développée en utilisant la gravité négative et rejetant le concept de matière ou énergie noire, essentiellement mise sur liste noire).

Ainsi, face à des affirmations extraordinaires qui renversent la physique telle que nous la connaissons, une preuve sérieuse est requise.

Antigravité mesurée ?

Dans sa présentation, le Dr Brandenburg a montré une expérience qu’il a réalisée à l’aide d’appareils simples, tels qu’un ballon à hélium, un petit moteur d’armature, et du fil et de la corde fins.

Source: ResearchGate

Source: ResearchGate

Il a affirmé que le dispositif mesurait une perte de poids de 150 mg lorsque le courant était appliqué, la perte étant plus importante avec une impulsion magnétique de 8 secondes qu’avec une de 6 secondes.

Source: ResearchGate

Autres recherches

Brandenburg souligne également d’autres résultats expérimentaux troublants de chercheurs brésiliens Elio B. Porcelli et Victo dos Santos Filho, qui ont rapporté que la perte de poids peut être induite par un laser, en l’expliquant par l’effet électromagnétique induit par le laser.

Cela pourrait également être lié à un autre phénomène expliqué, avec le potentiel de créer electrostatiques propulseurs décrits par le principal expert en électrostatique de la NASA, Dr Charles Buhler.

Les appareils de Buhler testés en 2016 ont produit moins d’un cent millième de gravité. L’unité qu’ils ont démontrée dans l’article de 2020 et le brevet subséquent a montré des résultats allant jusqu’à 1 g terrestre (la quantité d’énergie nécessaire pour vaincre la gravité sur un objet).

Cela pourrait également être envisagé par rapport aux « propulsions de distorsion » proposées et à d’autres systèmes de propulsion théoriques plus rapides que la lumière (FTL).

Dans l’ensemble, les résultats du Dr Brandenburg proviennent toujours d’une expérience non confirmée, mais qui devrait être à la fois extrêmement bon marché et simple à reproduire.

Nous pouvons donc espérer que davantage de chercheurs prendront le temps de l’examiner et confirmeront au moins la perte déroutante de 150 mg observée par le Dr Brandenburg.

Les sciences modernes peuvent‑elles être aussi aveugles ?

Cela semble un peu trop beau pour être vrai, et ce fait unique explique probablement le scepticisme général autour de cette idée.

Cependant, ce ne serait pas la première fois que le consensus scientifique se trompe. Bien sûr, il y a le célèbre exemple historique de Galilée, qui a compris que la Terre tourne autour du Soleil, contre le consensus intellectuel de son époque.

Mais l’ère scientifique moderne a également souvent ignoré des vérités gênantes ou des résultats expérimentaux anormaux :

• Albert Michelson — un scientifique célèbre à l’époque, ayant récemment réfuté l’existence de « l’éther » et lauréat du prix Nobel en 1907 — a déclaré en 1894 que « les grands principes avaient déjà été découverts, et que la physique serait dorénavant limitée à la recherche de vérités au sixième chiffre décimal ».
  • Ce n’était pas longtemps avant la découverte de la relativité et de la physique quantique.
• Lord Kelvin, l’un des scientifiques les plus éminents du XIXe siècle, a déclaré à propos de l’avenir de l’aéronautique : « Ni le ballon, ni l’avion, ni la machine planeuse ne connaîtront un succès pratique ».
  • Cela n’était que trois ans avant le premier vol des frères Wright.
• Par ailleurs, Einstein était méprisant envers la physique quantique : « Dieu joue inlassablement aux dés sous des lois qu’il a lui‑même prescrites. »

Ainsi, dans quelques décennies, le rejet de l’anti‑gravité, des particules à masse négative et de la théorie GEM sera peut‑être considéré comme tout aussi myope.

Autres systèmes de propulsion exotiques

Alors que nous avons désormais une lueur d’espoir pour la propulsion anti‑gravité, qui ouvrirait instantanément les étoiles à la colonisation, plusieurs autres systèmes de propulsion exotiques basés sur la physique connue ont été discutés au fil des années.

Le projet Orion

Le projet Orion était un concept des années 1950 basé sur la propulsion à impulsion nucléaire.

Derrière ce nom se cache l’idée plutôt surprenante d’utiliser une explosion nucléaire (d’une bombe A) pour propulser un vaisseau à des vitesses si élevées qu’elles pourraient même permettre un voyage interstellaire.

Source: NASA

En utilisant un pourcentage important de l’énergie libérée par une explosion nucléaire, cela aurait été le système de propulsion le plus efficace en carburant jamais créé.

Finalement, le projet a été abandonné, en grande partie à cause du traité d’interdiction partielle des essais nucléaires de 1963, époque de la guerre froide, qui interdisait les explosions nucléaires dans l’espace.

Propulsion nucléaire thermique

Une façon peut‑être moins spectaculaire d’exploiter l’énergie nucléaire pour la propulsion est la propulsion nucléaire thermique.

L’idée est qu’au lieu d’utiliser des réactions chimiques pour propulser un vaisseau dans le vide, l’énergie nucléaire pourrait être utilisée pour transformer un gaz en plasma et le propulser à grande vitesse.

Comme le stipule l’équation de la fusée, plus l’expulsion est rapide, plus la poussée et l’efficacité énergétique du système de propulsion sont élevées.

Avec la Lune et Mars bientôt en vue, la NASA revisite ce concept. Elle a récemment attribué 5 M$ à BWX Technologies (BWXT ), General Atomics et Ultra Safe Nuclear Technologies pour un concept de réacteurs nucléaires capables d’assumer ce rôle

Des systèmes similaires mais non nucléaires utilisant l’électricité pour propulser des ions à grande vitesse, ou des propulseurs à effet Hall sont également testés par la NASA.

Voiles laser et solaires

Une autre façon de propulser un vaisseau sans carburant serait d’utiliser la poussée de la lumière.

Ces voiles solaires ont déjà été testées et fonctionnent pour acheminer de petits vaisseaux vers les régions lointaines du système solaire.

Une étape supplémentaire dans ce concept serait un réseau de lasers puissants dans l’espace lointain ou en orbite, poussant les vaisseaux avec la lumière des lasers. Cela aurait l’avantage de ne nécessiter aucun carburant à bord du vaisseau, tout en fournissant une petite mais continue accélération pendant tout le voyage.

En fin de compte, un tel réseau de propulseurs fixes alimentés par laser poussant des voiles solaires serait probablement alimenté par l’énergie solaire collectée, à partir de grandes rangées de panneaux solaires spatiaux.

Une telle infrastructure pourrait non seulement accélérer l’exploration spatiale mais aussi fournir une énergie illimitée à la Terre, comme nous l’avons évoqué dans « Solutions énergétiques spatiales pour une énergie propre et infinie ».

Fusion à impulsion

Une méthode de propulsion plus spéculative mais en cours de développement serait de propulser un vaisseau en utilisant la fusion nucléaire (et non la fission, comme dans les centrales nucléaires traditionnelles).

La fusion nucléaire à rendement énergétique positif reste jusqu’à présent insaisissable, même si des progrès significatifs ont été réalisés ces dernières années, comme nous l’avons abordé dans « Fusion nucléaire – La solution d’énergie propre ultime à l’horizon ».

Une limite clé des réactions de fusion pour la production d’énergie est qu’elles sont difficiles à maintenir, ce qui rend les rendements énergétiques positifs.

Alternativement, un système de propulsion par fusion n’a pas besoin d’être à rendement positif ; il suffit qu’il soit plus efficace que les alternatives pour générer de la poussée.

Ainsi, l’énergie d’entrée pourrait être fournie par le solaire ou l’énergie nucléaire traditionnelle, et même un rendement énergétique négatif pourrait rester préférable à l’alternative.

Ce type de moteur à fusion exploitant une courte impulsion de fusion nucléaire est ce sur quoi la startup Helicity Space travaille.

« Le travail d’Helicity pourrait permettre à l’humanité d’accéder largement à l’ensemble du système solaire et pourrait même permettre des missions vers les étoiles les plus proches. » – Gen. Pete Worden, PhD, ancien directeur du NASA Ames Research Center

Source: Helicity

Investir dans l’espace

L’espace est une industrie très établie qui connaît une renaissance et une croissance explosive grâce aux fusées réutilisables. Nous avons expliqué comment cela créera de nombreuses opportunités dans notre article « Fusées réutilisables pour créer de multiples nouveaux marchés en réduisant drastiquement les coûts ».

Le marché spatial actuel s’élève à 443 milliards de dollars. Même en ignorant les idées plus spéculatives (mais potentiellement très lucratives) comme l’exploitation minière d’astéroïdes, le seul tourisme spatial et les vols hypersoniques pourraient ajouter 350 milliards de dollars de revenus supplémentaires, auxquels s’ajoute une prévision d’Internet par satellite d’une valeur de 17 milliards de dollars, ainsi que des applications militaires et des bases lunaires subventionnées, des projets scientifiques, etc.

Vous pouvez investir dans des entreprises liées à l’espace via de nombreux courtiers, et vous trouverez sur ce site nos recommandations pour les meilleurs courtiers aux États‑Unis, au Canada, en Australie, au Royaume‑Uni, ainsi que dans de nombreux autres pays.

Si vous n’êtes pas intéressé par le choix d’entreprises spatiales spécifiques, vous pouvez également vous tourner vers les FNB présentés dans notre article « 5 meilleurs FNB aérospatiaux pour investir », qui incluent ARK Space Exploration & Innovation ETF (ARKX) ou VanEck Space Innovators UCITS ETF (JEDI) pour profiter de la croissance du secteur spatial dans son ensemble.

Vous pouvez en savoir plus sur l’exploration spatiale dans « L’économie spatiale du futur », « Infrastructure spatiale – Construire des escaliers vers les cieux », et « Solutions énergétiques spatiales pour une énergie propre et infinie ».

Entreprise de propulsion innovante

Une exception notable à la domination des startups privées dans la fusion nucléaire est la société cotée en bourse Lockheed Martin Corporation (LMT ), un géant de l’industrie de la défense.

Lockheed travaille depuis le début des années 2010 sur Compact Fusion, un réacteur de fusion nucléaire qui devait être prêt dans les années 2020. Cependant, il a depuis été annoncé que les travaux sur le projet ont été arrêtés en 2021.

L’entreprise a été très discrète à propos de ce projet après une annonce initiale très publique. À ce jour, il n’est pas clair ce qui aurait pu pousser la société à abandonner l’idée.

En même temps, il semble qu’elle n’ait pas complètement abandonné le concept, notamment avec des investissements en 2024 dans Helicity, une startup développant un moteur à fusion. Comme expliqué précédemment, l’idée serait de propulser les vaisseaux avec de courtes impulsions de fusion. Helicity prévoit d’utiliser un canon à plasma pour y parvenir.

Source: Helicity

Potentiellement, les propres résultats internes de Lockheed ont montré que leur conception ne pouvait pas maintenir la fusion d’une manière compatible avec la production d’énergie.

Mais peut‑être, en même temps, que de courtes impulsions suffisent pour les besoins de propulsion dans l’espace et soient bien plus proches de devenir un produit réel. Cela correspondrait également mieux au profil global axé sur l’aérospatiale et la défense de l’entreprise que la production d’énergie.

Lockheed est également profondément impliqué dans d’autres aspects de l’exploration spatiale et de l’industrie, avec au cours de son histoire 8 planètes visitées par des engins Lockheed Martin et plus de 300 charges utiles de missions construites pour des clients.

• Le vaisseau Orion (à ne pas confondre avec l’ancien projet Orion mentionné précédemment), conçu pour ramener les astronautes sur la Lune, et plus tard peut‑être dans des projets d’espace profond.
• La série GOES‑R, une série de satellites météorologiques de prochaine génération.
• Modernisation de la constellation GPS.
• Le système de défense antimissile Next Generation Interceptor (NGI).
• Toujours en cours de développement, les missiles hypersoniques.

En dehors de l’espace, Lockheed est à l’origine de certains des programmes d’armes les plus puissants (et coûteux) aux États‑Unis, comme le F‑35. L’avion furtif développé conjointement avec Northrop Grumman (NOC ) et BAE Systems (BSP.DE ) a connu un développement difficile mais est maintenant « débogué » et produit en grande quantité, la demande dépassant la production.

Bien qu’elle soit active dans toutes les branches de l’armée, l’entreprise est principalement active dans les technologies avancées et l’aérospatiale, l’aéronautique représentant 6,2 milliards de dollars de revenus au premier trimestre 2023, les missiles et systèmes de tir 2,3 milliards (y compris le HIMARS, désormais célèbre en Ukraine), les hélicoptères 3,5 milliards, et l’espace 2,9 milliards, pour un total de ventes de 15,1 milliards de dollars.

Lockheed est également actif dans la cyberdéfense et les systèmes navals (les systèmes anti‑aériens AEGIS et les missiles anti‑navires à longue portée).