Breakthrough Starshot : des voiles de quelques grammes vers Alpha du Centaure
En 2016, un programme privé proposait d'envoyer vers l'étoile la plus proche des sondes de quelques grammes, poussées par un faisceau laser à 20 % de la vitesse de la lumière. Ce qui a été promis, étudié, réalisé, et ce qu'il en reste.
Le 12 avril 2016, à New York, l'entrepreneur Youri Milner, physicien de formation, et le cosmologiste Stephen Hawking présentent un programme inédit : Breakthrough Starshot. Doté de 100 millions de dollars, il doit établir si l'on peut envoyer, en l'espace d'une génération, des sondes vers Alpha du Centaure, à 4,37 années-lumière. L'idée n'est pas de construire une fusée plus grosse, mais de renverser le problème : envoyer presque rien, très vite.
Le concept : une puce, une voile, un faisceau
Chaque engin se réduit à une puce-sonde (« StarChip ») de quelques grammes, portant caméra, électronique, source d'énergie et émetteur, fixée à une voile de quelques mètres de côté (le premier modèle prévoyait 4 m sur 4 m) et d'une épaisseur de l'ordre de quelques centaines d'atomes. Au sol, un immense réseau de lasers mis en phase, d'une puissance combinée pouvant atteindre 100 gigawatts, illumine la voile pendant une dizaine de minutes.
Les chiffres donnent le vertige. Passer de zéro à 20 % de la vitesse de la lumière, soit 60 000 km/s, en dix minutes correspond à une accélération moyenne d'environ 100 000 m/s², dix mille fois la pesanteur terrestre. La sonde a alors parcouru environ 18 millions de kilomètres, et le faisceau ne peut plus la suivre. Le programme visait une vitesse de 15 à 20 % de celle de la lumière, donc un trajet de vingt à trente ans ; il faudrait encore un peu plus de quatre ans pour que les images reviennent sur Terre. Comme la plupart des sondes seraient perdues, le scénario prévoyait d'en lancer un millier.
Une liste de verrous assumée
Les promoteurs du projet n'ont jamais caché l'ampleur de la tâche : selon eux, au moins une douzaine de technologies existantes devaient progresser de plusieurs ordres de grandeur. Les principaux verrous sont connus.
La voile doit réfléchir presque toute la lumière reçue : la moindre fraction absorbée, sous un flux de l'ordre de plusieurs gigawatts par mètre carré, suffit à la vaporiser. Elle doit aussi rester d'elle-même au centre du faisceau, sans tourner ni dériver. Le réseau laser doit accorder la phase de millions d'émetteurs à travers la turbulence de l'atmosphère. La puce doit survivre à l'accélération, au froid et aux rayonnements pendant vingt ans. Le voyage lui-même est hostile : à 0,2 c, chaque atome d'hydrogène rencontré frappe l'avant de la sonde avec une énergie d'environ 19 MeV, et un grain de poussière d'un micromètre porte quelques joules. Enfin, il faut renvoyer des données sur 4,37 années-lumière avec un émetteur de quelques grammes.
Le coût de l'ensemble, s'il était construit, a été estimé entre 5 et 10 milliards de dollars, avec un premier lancement envisagé au plus tôt vers le milieu des années 2030.
Ce qui a été réalisé
Starshot a d'abord produit des études. La feuille de route publiée par Philip Lubin (université de Californie à Santa Barbara) en 2016 a fixé le cadre. Le modèle système de Kevin Parkin (2018) a chiffré la taille du réseau, l'énergie à stocker et le coût de chaque lancement. Une revue de l'équipe de Harry Atwater (Caltech), parue en 2018 dans Nature Materials, a dressé la liste des matériaux candidats pour la voile, comme le nitrure de silicium et des structures nanophotoniques.
Il y a eu aussi des essais en vol. En 2017, de minuscules satellites-puces appelés Sprites ont été lancés en orbite ; en 2019, la mission KickSat-2 en a déployé 105 depuis l'orbite basse, qui ont transmis des données avant de rentrer dans l'atmosphère.
L'élan s'est ensuite essoufflé. En 2025, selon le magazine Scientific American, le programme était suspendu sans échéance ; Philip Lubin estimait qu'environ 4,5 millions des 100 millions de dollars annoncés avaient été dépensés.
Et sur Terre ?
Les briques de Starshot ont des usages immédiats. Les réseaux de lasers pilotés électroniquement servent au soudage, à la découpe à distance et à la transmission d'énergie vers des drones ou des sites isolés (voir la marche B-LGT-15). Les membranes nanostructurées de grande surface intéressent les fabricants de filtres, de miroirs ultralégers et de capteurs optiques (voir la marche A-SPC-01).
Un programme en pause, des questions ouvertes
La pause de Starshot n'a pas invalidé la physique : les études publiées décrivent des verrous d'ingénierie et de coût, pas un obstacle de principe. Elle rappelle surtout qu'un tel projet demande des financements de très longue durée et des étapes intermédiaires utiles par elles-mêmes. La prochaine question décisive est expérimentale : fabriquer une voile de quelques centimètres carrés, la placer dans un faisceau intense et mesurer qu'elle tient, sans fondre ni s'échapper.