Nous la connaissons depuis bien longtemps : L’Étoile noire, cette super-arme développée par l’Empire dans l’Univers de Star Wars. Elle devient un élément clé dans le nouveau film, Rogue One. (PAS DE SPOILERS) Mais alors, si nous voulions la construire, comment devrions-nous nous y prendre ? Voici quelques propositions.

Les événements de Rogue One se passent entre l’épisode III et IV, lorsque l’Étoile noire, arme absolue de l’Empire galactique, est en pleine construction. L’Alliance rebelle, apprends l’existence de cette station et arme ultime, et vole les plans de cette dernière, pour localiser une faille.

L’Étoile noire est une station spatiale faisant la taille d’une petite lune, et son arme est bien assez puissante pour détruire une planète entière. Et si nous, nous pouvions voir les plans de l’Étoile noire ? Pourrions-nous réellement construire une telle structure, avec toute la technologie qu’elle incorpore ?

Voici certains éléments que nous connaissons de l’Étoile noire et qui pourraient fonctionner : Dans l’univers de Star Wars, cette station spatiale de 120 km de diamètre a été fabriquée à partir de l’acier quadanium (un alliage métallique fictif) et équipée de plus de 340’000 membres de l’armée Impériale, de 25’984 Stormtroopers, avec un effectif total du personnel de combat de 2 millions (y compris les officiers, les pilotes, etc.).

Serait-il possible de réaliser une telle station dans le monde réel ?

Nous allons omettre la quantité phénoménale de matière première dont il faudrait dans un premier temps pour la construire : aux taux actuels de production de l’acier, il faudrait 182 fois l’âge actuel de l’Univers pour en accumuler suffisamment.

Préoccupons nous plutôt, conceptuellement, de quelle force il faudrait pour créer et maintenir une telle station, et comment générer de la gravité pour tout l’équipage à son bord. Il s’avère que nos technologies conventionnelles actuelles pourraient ne pas fonctionner. Par exemple, la station spatiale internationale (ISS) requiert environ 0,75 W de puissance pour chaque m³ de la station spatiale. Ceux-ci sont fournis par huit panneaux solaires, faisant chacun 34 mètres de long pour 12 mètres de large. Alors même si nous possédions des panneaux solaires avec un rendement de 100 %, qui couvriraient l’Étoile noire (qui est beaucoup plus grande), nous serions encore en dessous exigences requises d’un facteur 45 ! Sans parler du fait que, plus nous nous éloignerions du Soleil, plus l’énergie diminuerait.

Alors peut-être pourrions-nous apprendre quelque chose du fameux film de science-fiction, 2001, l’Odysée de l’espace, en termes de technologie concernant la gravité, et simplement faire tourner l’Étoile noire sur elle-même pour créer une gravité artificielle par l’intermédiaire de la force centrifuge ? En effet, pour reproduire la gravité sur Terre (9,81 mètres par seconde au carré, ou 1G), la station aurait besoin d’effectuer une rotation complète toutes les 3,5 minutes, ce qui ne semble pas trop absurde. Mais dans ce film, il y a une bonne raison pour laquelle la station est en forme d’anneau : la force centrifuge est proportionnelle au rayon du chemin circulaire. Donc comme vous vous déplacez soit vers le centre de la station, ou vers les pôles, ailleurs ce rayon diminuerait et la gravité artificielle commencerait à disparaître.

Donc si la gravité devait être générée de la sorte, le design sphérique de l’Étoile noire ne le permettrait pas, du moins pas dans sa totalité.

Une sphère de Dyson

Une sphère de Dyson est une mégastructure hypothétique décrite en 1960 par le physicien et mathématicien américano-britannique Freeman Dyson, dans un court article publié dans la revue Science et intitulé « Recherche sur les sources stellaires artificielles de rayonnements infrarouges ». Cette structure d’astro-ingénierie consiste en une sphère de matière, artificielle et creuse, située autour d’une étoile et conçue pour en capturer presque toute l’énergie émise, pour une utilisation industrielle.

Peut-être que l’indice se situait dans son nom finalement. Et si au cœur de l’Étoile noire, se trouvait une étoile artificielle ? Cela résoudrait sûrement le problème de gravité ? Cela ferait de la station une sphère de Dyson, exploitant l’énergie de l’étoile en son centre.

Cependant, une sphère de Dyson étant rigide, se retrouverait sous d’immenses contraintes en raison des forces gravitationnelles. Donc même si la sphère ne serait pas déchirée pour cette raison, il suffirait d’une petite poussée pour que la structure s’écrase contre son étoile.

Les sphères de Dyson sont généralement imaginées comme ayant une taille de l’orbite de la Terre, autour du Soleil. Pour une Étoile noire (cette fois beaucoup plus petite), la plupart des problèmes accompagnant la sphère de Dyson ne seraient pas pris en compte.

En effet, le cœur du réacteur qui ferait du coup 13,2 km de diamètre (pour 120 km de diamètre au total pour la structure complète) ne nécessiterait qu’une masse étant 370 fois inférieure à celle de notre Lune. Il s’avère que l’acier et le titane ne perdureraient pas dans de telles conditions. Mais le graphène par exemple (qui est un cristal bidimensionnel de carbone dont l’empilement constitue le graphite), pourrait facilement résister aux forces gravitationnelles impliquées. De plus, nous n’aurions pas réellement besoin d’une véritable étoile au centre de la station car la future technologie de fusion nucléaire pourrait facilement fournir assez de puissance.

Bien qu’en ce moment, beaucoup de scientifiques ont tendance à injecter plus d’énergie dans les expériences de fusion que ce que nous en retirons au final, de nombreux physiciens s’intéressant au plasma espèrent que le projet ITER aboutira. Il s’agit d’un projet ambitieux dans le domaine de l’énergie. La machine du projet doit démontrer que la fusion (l’énergie du Soleil et des étoiles), peut être utilisée comme source d’énergie à grande échelle, non émettrice de CO2, pour produire de l’électricité. Si le projet abouti, nous pourrions alors avoir une source d’énergie envisageable pour l’Étoile noire, soit jusqu’à 2 millions de fois la consommation de toute l’espèce humaine.

Mais il reste de nombreux problèmes. Les pressions impliquées dans le réacteur de l’Étoile noire, seraient immenses. La gravité ne serait pas suffisante pour contenir le plasma en fusion, alors nous aurions besoin d’autres éléments encore.

Des champs magnétiques comme solution envisageable ? 

Le seul inconvénient est que nous aurions besoin des champs magnétiques les plus forts de l’univers : soit un million de fois supérieurs à ceux que nous avons jamais créés sur Terre, et comparables à ceux des magnétars (un type d’étoile à neutrons possédant un champ magnétique extrêmement puissant).

Il reste donc encore bien du chemin à parcourir avant que nous puissions espérer construire une station comme l’Étoile noire… Mais bon, ça, vous vous en doutiez bien n’est-ce pas ?

VIDÉO (anglais) : L’Étoile noire, est-elle vraiment une étoile ? Gravité, fusion et sphères de Dyson. La physique VS le film !

Sources : ITERNASA, EDN, Wookieepedia, The Conversation (1 & 2)

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