L’automne dernier, un professeur de l’université de Wuhan, Jau Tang, a travaillé d’arrache-pied à la mise au point d’un prototype de propulseur qui, à première vue, semble trop beau pour être vrai.
L’idée de base, dit-il dans une interview, est que son dispositif transforme directement l’électricité en poussée – sans avoir recours aux combustibles fossiles – en utilisant des micro-ondes pour transformer l’air comprimé en plasma. Tang a laissé entendre, sans vouloir s’avancer, qu’il pourrait probablement être suffisamment développé pour permettre le vol de gros avions commerciaux de passagers. À terme, dit-il, il pourrait même alimenter des vaisseaux spatiaux.
Il va sans dire que ce sont là des affirmations grandioses. Un propulseur qui ne nécessite pas de réservoirs de carburant ressemble étrangement à de la science-fiction – comme les propulseurs du costume d’Iron Man dans les films Marvel, par exemple, ou les propulseurs qui permettent à la DeLorean du Doc Brown de voler dans « Retour vers le futur ».
Mais pour Tang, son invention – appelons-la simplement Tang Jet, sur laquelle il a travaillé avec les collaborateurs de l’université de Wuhan Dan Ye et Jun Li – pourrait avoir un potentiel de changement de civilisation ici dans le monde non fictif.
« Essentiellement, le but de cette technologie est d’essayer d’utiliser l’électricité et l’air pour remplacer l’essence », a-t-il déclaré. « Le réchauffement climatique est une menace majeure pour la civilisation humaine. Une technologie sans combustible fossile utilisant un plasma d’air à micro-ondes pourrait être une solution. »
Il prévoit que cela se produira rapidement. Dans deux ans, dit-il, il pense que les Tang Jets pourraient alimenter des drones. Dans une décennie, il aimerait les voir piloter un avion entier.
Tout cela serait génial, évidemment. Mais il est difficile d’évaluer si l’invention de Tang pourrait un jour être suffisamment étendue pour devenir pratique. Et même si c’était le cas, il y aurait des besoins énergétiques considérables qui pourraient condamner les applications aérospatiales.
Une chose est sûre : si la technologie fonctionne comme il l’espère, le monde ne sera plus jamais le même.
Le curriculum vitae de Tang oscille entre un éventail éblouissant de sujets académiques étonnamment disparates, de la microscopie électronique 4D aux lasers à points quantiques, en passant par la nanotechnologie, la photosynthèse artificielle et, bien sûr, les transitions de phase et la plasmonique.
Il a occupé plusieurs postes de professeur, a effectué des recherches aux laboratoires Caltech et Bell, a publié de nombreux articles largement cités, a édité plusieurs revues scientifiques et a remporté de nombreux prix. Il détient un brevet américain pour un dispositif qu’il appelle « obturateur synchrotron », conçu pour capturer les électrons se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière.
Tang dit qu’il est tombé sur l’idée du propulseur à plasma pour la première fois alors qu’il essayait de créer des diamants synthétiques. Alors qu’il essayait de les faire pousser à l’aide de micro-ondes, se souvient-il, il a commencé à se demander si la même technologie pouvait être utilisée pour produire de la poussée.
D’autres grandes histoires, comme la pandémie de coronavirus et la déroutante saga d’Elon Musk qui a baptisé son bébé « X Æ A-12 », aspiraient beaucoup d’oxygène dans le cycle des actualités début mai, lorsque Tang a annoncé son invention au monde entier. Quelques médias ont repris l’histoire de Tang, notamment New Atlas, Popular Mechanics et Ars Technica, mais aucun journaliste ne semble lui avoir parlé.
De ce fait, l’ampleur de son ambition pour cette technologie n’a pas fait l’objet d’une grande fanfare – et on a oublié que Tang a parfois l’air d’avoir inventé un marteau et qu’il voit maintenant beaucoup de choses comme des clous.
Après avoir décrit ses plans pour conquérir l’aérospatiale avec son nouveau propulseur, par exemple, il commence à décrire ses plans pour s’attaquer également à l’industrie automobile – avec des voitures électriques à réaction.
« Je pense que le moteur à réaction est plus efficace que le moteur électrique, vous pouvez conduire une voiture à des vitesses beaucoup plus élevées », s’est-il dit. « C’est ce que j’ai en tête : combiner le moteur à jet de plasma avec une turbine pour entraîner une voiture. »
Mais vous ne voudriez pas conduire derrière, a-t-il averti, car vous pourriez être brûlé par son jet de feu.
Au cours de notre entretien, Tang a également évoqué les possibilités d’utiliser cette technologie pour construire des armes à projectiles, lancer des vaisseaux spatiaux, des bateaux à moteur, et même créer un nouveau type de fourneau pour la cuisine. Sur ce dernier point, Tang a déclaré qu’il avait déjà construit un prototype de cuisinière alimentée par une torche à plasma micro-ondes – mais elle est si bruyante qu’elle ressemble à un éclair constant.
Techniquement, le Tang Jet est une tentative de construire un « propulseur à plasma », un concept qui a périodiquement attiré l’attention des milieux scientifiques. Michael Heil, un ingénieur retraité de l’aérospatiale et de la propulsion ayant une longue carrière dans la recherche de l’armée de l’air et de la NASA, a déclaré à Futurism que les recherches de Tang lui rappellent plusieurs autres tentatives de construction d’une technologie de propulsion aérienne qu’il a rencontrées au fil des ans.
Les propulseurs à plasma comme ceux qui équipent les avions Tang Jet existent depuis un certain temps. La NASA a lancé un premier satellite équipé de propulseurs à plasma en 2006, mais ses capacités sont loin de ce que Tang propose avec ses recherches.
Les ingénieurs rêvent depuis longtemps d’un avion à réaction au plasma, mais chaque tentative a été réduite à néant par les limites technologiques de l’époque. Par exemple, New Scientist a rapporté en 2017 qu’une équipe de l’université technique de Berlin a tenté de construire un propulseur similaire – mais comme toutes les tentatives de la décennie précédente, leur travail n’a jamais été utile en dehors du laboratoire.
Les problèmes de ces tentatives ne sont pas tant des failles dans la théorie – le concept de générer une poussée avec une torche à plasma est assez solide. Les problèmes commencent plutôt à apparaître lorsque l’on élabore la logistique de la construction d’un véhicule qui fonctionne réellement.
Tang a peu d’intérêt à commercialiser lui-même le jet. Il veut plutôt en démontrer les mérites dans l’espoir que des chefs de gouvernement bien financés ou des titans de l’industrie seront inspirés à prendre les idées et à les mettre en pratique.
« Les étapes vers la réalisation d’un turboréacteur à plasma complet coûteraient beaucoup d’argent, de temps et d’énergie », a-t-il déclaré. « Un tel investissement est au-delà de nos ressources actuelles. De telles tâches devraient être prises en charge par les industries aérospatiales ou les agences gouvernementales. »
C’est un état d’esprit commun aux scientifiques, a déclaré Christopher Combs, un chercheur en aérodynamique de l’université du Texas à San Antonio.
« C’est ce que nous, universitaires, faisons, nous étudions la physique et nous disons : “Eh bien, je ne veux pas fabriquer un produit” », a-t-il déclaré à Futurism. « C’est une sorte de refrain commun de voir des gens dans le milieu universitaire qui ont eu quelque chose qui a attiré beaucoup d’attention. »
Bien qu’il soit intrigué par les principes sous-jacents du Tang Jet, M. Combs affirme qu’il est peu probable qu’il atteigne la taille nécessaire pour soulever un avion – en d’autres termes, les mêmes défis qui se sont avérés insurmontables pour les précédents propulseurs à plasma se présenteront à nouveau. Le prototype actuel, pour mettre les choses en perspective, ne produit qu’une dizaine de Newtons de poussée – soit à peu près la même chose qu’un modèle réduit de fusée de taille moyenne.
« Vous parlez d’une mise à l’échelle de quelque chose de cinq ordres de grandeur – plus de 100 000 fois ! » a déclaré M. Combs. « Qui ne fonctionne presque jamais de façon linéaire. Beaucoup d’ingénierie se fait au milieu. »
Et même si elle était parfaitement à l’échelle, il y a la question de la puissance. Le costume d’Iron Man était alimenté par un « réacteur Arc », et la DeLorean volante était alimentée par une unité « Mr. Fusion » qui transformait les ordures ménagères en plus d’un gigawatt de puissance – les deux étant malheureusement fictifs.
Les combustibles fossiles stockent beaucoup plus d’énergie en poids que les piles, et cela ne changera probablement pas de sitôt. Et c’est dommage, car le Tang Jet a besoin de beaucoup d’énergie.
Selon un article publié par Tang et ses collaborateurs sur le prototype du propulseur dans la revue AIP Advances en mai, la technologie produit environ 28 Newtons de poussée par kilowatt de puissance. Les moteurs de l’Airbus A320, un jet commercial commun, produisent environ 220 000 Newtons de poussée combinés, ce qui signifie qu’un avion à réaction de taille comparable propulsé par Tang Jets nécessiterait plus de 7 800 kilowatts.
En perspective, cela signifierait qu’il faudrait charger un avion de plus de 570 unités Tesla Powerwall 2 pour une seule heure de vol – une charge peu pratique, surtout parce que la charge utile de l’A320 ne pourrait transporter qu’environ 130 des unités de batterie géantes. Pour faire court, aucune technologie de batterie existante ne pourrait fournir suffisamment de jus.
« Est-ce que ce truc devient juste une batterie Tesla volante ? » a déclaré Combs. « Avec le poids de ces batteries, vous n’avez pas de place pour autre chose. »
Le problème du poids des batteries ne condamne pas le Tang Jet, mais il pousse les options pour sa source d’énergie à la limite. Tang mise sur l’amélioration de la technologie des batteries au cours des prochaines années et décennies ; ces chercheurs de l’université technique de Berlin ont spéculé sur la fusion nucléaire. Malheureusement, toute réponse possible pourrait être à des décennies de distance, voire impossible.
Il convient de noter qu’il existe des réacteurs à fission nucléaire compacts, comme le KLT-40S russe, qui produisent suffisamment d’énergie et pèsent assez peu pour tenir dans un avion de ligne ou une fusée.
Mais les implications en matière de sécurité et d’environnement des avions à propulsion nucléaire sont sombres, et Heil n’a pas tardé à souligner que la production d’une puissance suffisante n’est pas le seul problème auquel est confronté un Tang Jet. En fait, faire passer l’électricité de la source d’alimentation aux propulseurs poserait ses propres difficultés, nécessitant peut-être des matériaux supraconducteurs qui n’existent pas encore.
« Vous avez besoin d’énergie pour générer de la poussée. Et comment faire circuler cette énergie dans l’avion ? » dit Heil. « Déplacer et contrôler les mégawatts du réacteur vers l’avion est un énorme défi. Vous devez utiliser de gros fils de cuivre épais, ça ajoute beaucoup de poids. »
Dans l’ensemble, Combs et Heil se sont interrogés sur la faisabilité d’un Tang Jet pratique basé sur la technologie que nous avons aujourd’hui. Sans une solution rapide au problème de l’énergie, c’est certainement un défi de taille.
Mais tous deux ont déclaré qu’ils étaient fascinés par la recherche et qu’ils espéraient voir des progrès futurs. Ils ont également souligné qu’un propulseur à plasma pourrait être utile pour pousser des satellites ou des engins spatiaux déjà en orbite – bien qu’à ce stade, il faudrait apporter du propulseur avec lui plutôt que d’utiliser l’air atmosphérique, puisqu’il n’y en aurait pas dans le vide de l’espace.
Heil et Combs sont d’accord sur le fait que nous n’aurons pas une idée plus précise de l’avenir de cette technologie tant que les collègues de Tang ne l’auront pas évaluée et expérimentée.
« Je suis très favorable à ce projet et j’aimerais le voir aboutir », a déclaré M. Combs. « Mais le scientifique en moi a quelques questions et quelques inquiétudes. »
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