Depuis le début de la conquête spatiale, les fusées classiques reposent sur la propulsion chimique. Le principe est simple et éprouvé : on expulse des gaz à très grande vitesse vers l’arrière pour générer de la poussée, souvent grâce à un puissant mélange de carburant et de comburant appelé « ergol ». Cette méthode a permis des exploits remarquables, mais elle montre aussi ses limites, surtout si l’on rêve de voyages interstellaires.
Pourquoi la propulsion chimique montre ses limites
Des fusées emblématiques comme le Saturn V, l’Ariane 6, le SLS (Space Launch System) du programme Artemis, et le Falcon Heavy de SpaceX ont toutes un point commun : la majeure partie de leur masse est constituée d’ergol. Pour le Saturn V et l’Ariane 6, quelque 85, 90 % de la masse est consacrée à cet ergol, qui est brûlé en quelques minutes pour atteindre l’orbite.
Ce procédé pose de gros problèmes pour des trajets bien au-delà du Système solaire. Alpha Centauri, par exemple, se trouve à 4,37 années-lumière de la Terre : avec de la propulsion chimique, il faudrait plusieurs milliers d’années pour y parvenir, une durée inacceptable pour des missions humaines ou même pour beaucoup de missions automatiques.
La propulsion photonique, une piste à explorer
Face à ces limites, Shoufeng Lan, directeur du Lab for Advanced Nanophotonics à Texas A&M, propose une alternative basée sur l’énergie lumineuse. Dans un article publié dans la revue Newton en mars 2026, il décrit un système de propulsion optique qui repose sur la pression exercée par les photons. L’idée : produire une poussée sans consommer de masse embarquée ni d’ergol, puisque toute l’énergie reste à la source (par exemple un laser au sol ou en orbite), similaire à la transmission d’énergie sans fil.
La force fournie par un photon isolé est minuscule, mais soumise à un faisceau laser continu elle peut s’accumuler. Ce concept surpasse certaines solutions existantes comme les voiles solaires, les moteurs ioniques et les propulsion électrique solaire, qui affichent tous des poussées trop faibles pour permettre un décollage depuis la Terre.
Métajets et métasurfaces : comment ça marche
Pour résoudre les problèmes pratiques de directionnalité, l’équipe de Lan a introduit le concept des métajets : des structures micrométriques basées sur des métasurfaces. Ces dernières sont faites de matériaux ultraminces, gravés de motifs nanométriques capables de contrôler finement la direction et l’intensité de la poussée photonique, ouvrant de nouvelles possibilités de manœuvre dans l’espace.
Les premiers essais, réalisés à l’échelle du micron dans un bac de liquide, ont permis d’imaginer un trajet vers Alpha Centauri en une vingtaine d’années à une vitesse projetée d’environ 65 400 km/s, soit environ 20 % de la vitesse de la lumière. Ces projections théoriques reposent toutefois sur une condition clé : disposer d’une source laser suffisamment puissante, un défi technologique qui n’est pas encore résolu.
Un peu d’histoire et ce qui nous attend
Le projet Breakthrough Starshot, lancé en 2016 avec un budget initial de 92 000 000 € et soutenu par Stephen Hawking et Yuri Milner, visait aussi à atteindre Alpha Centauri par propulsion photonique. Faute de financements suffisants, le projet n’a jamais réalisé d’essais en conditions spatiales réelles. Yuri Milner estimait qu’il faudrait encore « 25 à 35 ans pour un véhicule photonique », mais en précisant qu’il s’agirait probablement de petites sondes pesant quelques grammes. Des vaisseaux plus lourds, de plusieurs tonnes, demanderaient sans doute des siècles de développement supplémentaires.
