Distorsion
Un moteur à distorsion[1] gravitationnelle, ou gravimétrique, (warp drive) est un générateur de champ subspatial qui courbe - ou distord - l'espace-temps, par l'emploi de technologies gravimétriques, autour d'un vaisseau, lui permettant de se déplacer à très grande vitesse dans l'espace intersidéral. L'espace-temps est ainsi contracté à l'avant du vaisseau et allongé à l'arrière, avant de reprendre sa forme normale après son passage - raison pour laquelle on n'active normalement pas les moteurs à distorsion[2] à proximité d'un autre bâtiment ou d'un objet stellaire, qui serait déformé. Le vaisseau navigue alors dans cet espace-temps courbé qui, sous le nom d'hyperespace, ou de sub-espace, lui sert de référentiel, et dans lequel il demeure immobile. Le puit gravitationnel à l'avant "aspire" cet espace, tandis que la zone de forte densité à l'arrière le repousse. Ainsi, en "surfant" sur cette courbure, il peut approcher la vitesse de la lumière, ce qui lui permet d'atteindre des points éloignés de la galaxie : sans avoir à fournir d'accélération, le vaisseau se trouve placé comme sur un tapis roulant - une chaîne d'Alcubierre. De la sorte, il ne se déplace pas à proprement parler mais est "porté" par les fluctuations induites de l'espace-temps, de la même manière que des galaxies portées par l'expansion cosmique peuvent s'éloigner les unes des autres de plusieurs centaines d'années-lumière par seconde sans se déplacer elles-mêmes à une telle vitesse.
L'espace-temps est comprimé et dévié autour du vaisseau. Une zone de moindre densité se forme devant lui, et le vaisseau se trouve dans un "sub-espace" : une bulle d'espace-temps qui glisse sur la vague gravitationnelle.
Modélisation d'un champ de distorsion (warp drive ou commande de chaîne[4]) dans une métrique d'Alcubierre.
Warp drive d'Alcubierre.
Modélisation 3d d'un champ de distorsion, montrant les courbures positive (à l'arrière) et négative (à l'avant) de l'espace-temps.
Champ de distorsion gravitationnelle.
Un vaisseau spatial dans une chaîne d'Alcubierre.
Un vaisseau dans un champ de distorsion.
Modélisation d'une métrique d'Alcubierre.
Il résulte en effet de ces fluctuations de la courbure de l'espace-temps, et de la proximité du générateur en fonctionnement, des effets relativistes dans et autour du vaisseau ainsi propulsé[5], ce qui a pour effet un écoulement du temps "plus lent"[6] à l'intérieur du vaisseau en mouvement que celui mesuré par un observateur situé à l'extérieur du champ - qui lui, n'avancerait pas à une telle vitesse relativiste. La dilatation du temps est fonction de la vitesse, qui est elle-même une asymptote du facteur de distorsion. Sous l'effet de cette courbure, le temps "ralentit" donc : l'équipage vieillit moins rapidement qu'un observateur extérieur, sans pour autant éprouver la moindre perturbation mécanique, biologique ni de son temps propre. Ce déphasage temporel est irrégulier, compte-tenu des fluctuations du champ et des entrée et sortie progressives[7] du champ de distorsion, et s'il peut être partiellement, et difficilement, limité, ces technologies de compensation n'ont guère donné lieu à l'implémentation de systèmes propres à véritablement annuler le déphasage temporel. En effet, la plupart des voyageurs voient comme un atout la possibilité de vieillir moins rapidement durant le voyage qu'ils ne le feraient si le temps n'était pas "dilaté" - d'autant que lors de certains voyages, en aller-simple, ce sont les personnes restées à terre qui vieillissent moins vite, du point de vue des voyageurs : le voyage est non seulement raccourci pour les voyageurs, mais le temps de leurs proches restés à quai leur paraît parfois encore plus court, rapprochant les colonies les unes des autres. Toutefois, ces effets relativistes s'observent surtout aux retrouvailles, et si c'est la même personne qui fait le voyage de retour (au lieu d'être rejointe ), ils vont toujours dans le sens d'un vieillissement moins important des voyageurs que des personnes restées à terre. Ce type de désynchronisations se produit lors de changements de référentiel : accélération, décélération, changement de cap, et peut s'avérer gênant (voir notes 5 et 9). Lors d'un aller-simple, la vitesse relativiste a pour seul effet de produire un temps de parcours plus court pour l'équipage que du point de vue de l'observateur, mais si l'équipage a vieilli de 4 ans, de son point de vue, tant qu'il n'a pas fait demi-tour, l'observateur n'a vieilli (toujours du point de vue de l'équipage) que de deux à trois ans - mais le vaisseau a navigué 6 ans, du point de vue de cet observateur. Toutefois, si le vaisseau fait un voyage retour, le changement de référentiel fait que lors des retrouvailles, l'équipage sera plus jeune que les personnes restées à terre.[8] Ces désynchronisations temporelles rendent les communications difficiles entre les colonies.
Le temps du trajet est ainsi plus court pour les voyageurs que pour ceux qui les attendent au sol, et du point de vue des voyageurs, le temps (disons le vieillissement) des personnes restées à quai est plus ou moins accéléré ou ralenti. En d'autres termes, la vitesse mesurée par l'équipage du vaisseau est bien supérieure à sa vitesse de déplacement apparente, pour un observateur extérieur - ce qui signifie que, du point de vue de l'équipage, c'est le mouvement de l'observateur qui semble s'accélérer ou se ralentir, son temps passant plus vite à l'aller, et plus lentement en cas de retour. Il en résulte une désynchronisation variable et souvent importante de la temporalité, de la durée au sens bergsonien, telle qu'elle est vécue, d'une part par l'équipage, d'autre part par un hypothétique observateur extérieur ou un référentiel galiléen : si l'équipage perçoit un écoulement du temps normal[9], durant le voyage, ce cours du temps est nettement ralenti, en comparaison, du point de vue de celui qui l'observe depuis l'extérieur du champ.[10] Cela implique que l'équipage d'un vaisseau peut faire un aller-retour de cinq ans et retrouver sa colonie de départ, qui aura vieilli de sept à dix ans. Pour un voyage de 20 ans, avec un temps important passé en distorsion élevée, la différence peut être très importante, ce d'autant plus que pour éviter un fort rayonnement de tachyons, le vaisseau sort progressivement de distorsion et non brutalement. Si, en un sens, on peut estimer que le vaisseau et son équipage ont "voyagé" dans le futur, cette technologie ne permet en aucune façon de remonter le temps. Cette différence de vieillissement, entre l'équipage et les personnes restées à terre, est accrue par le recours fréquent à la cryostase pour les longs voyages, les astronautes étant alors maintenus en hibernation.
Ainsi, un vaisseau se déplaçant en distorsion 0,5 pourra atteindre un point situé à une année lumière en quelques mois (vécus par l'équipage), mais durant ce laps de temps relatif, un observateur extérieur vieillira d'une année complète. Pour cette raison, les vaisseaux coloniaux partis à de nombreuses années-lumière de la Terre n'ont plus de contact avec les colonies du cercle intérieur, plus proches de celle-ci et qui maintiennent entre elles des liens commerciaux. En effet, les voyages entre ces colonies lointaines, et même les communications, peuvent prendre jusque à plusieurs dizaines, voire centaines, d'années. Ainsi, faire un aller-retour entre la station Ærith et Chimera 77 peut prendre un peu plus de douze ans en utilisant la distorsion, mais durant ce laps de temps, les personnes restées à quai vieilliront de plus de 20 années.
"Warp 0" correspond à un espace-temps non soumis à une distorsion gravimétrique. À distorsion 1, la déformation spatio-temporelle "propulse" le contenu du sub-espace à la vitesse de la lumière dans la direction de l'espace-temps comprimé. Une distorsion d'un facteur 10 correspondrait théoriquement à une vitesse infinie. Ceci est doublement interdit par la physique du XXIème siècle :
D'une part, la courbe étant asymptote, l'on comprend que "warp 10" correspond à un horizon qui n'est jamais atteint, une énergie de plus en plus importante devant être déployée pour gagner de moins en moins de facteurs de distorsion, qui en revanche fournissent une accélération de plus en plus importante, tendant vers l'infini à warp 10. Il est donc plus coûteux de passer de warp 9 à 9,2 que de passer de warp 1 à 4, mais le gain de vitesse est bien plus important. Surtout, une asymptote tend vers son horizon sans l'atteindre : l'on peut faire indéfiniment tendre la vitesse à l'infini en approchant warp 10 sans jamais l'atteindre : 9,9 ; 9,99 ; 9,99999999... Voici pour la seule contrainte mathématique.
D'autre part, du point de vue de la physique, la relativité générale interdisant le dépassement de la vitesse de la lumière, les scientifiques du XXIème siècle considèrent qu'un facteur de distorsion 1, qui "déplace" la bulle subspatiale à cette vitesse, est la limite théorique - et a fortiori pratique - de cette technologie. En outre, allumer les moteurs à impulsion[11] à cette vitesse produirait à coup sûr un résultat désastreux. D'une manière générale, il est vivement déconseillé d'allumer les moteurs à impulsion lorsque on voyage en hyperespace, afin d'éviter toute perturbation du champ ou la sortie malencontreuse et brutale du sub-espace alors que ce dernier est actif : le vaisseau subirait alors des contraintes gravitationnelles susceptibles de le disloquer. Il semble donc bien que la vitesse de la lumière ne puisse être dépassée : le franchissement de cette barrière ("troisième mur"[12]", mur luminique" ou "mur C") est tout à fait interdit, tant par la physique que par les mathématiques dominant le XXIème siècle. A fortiori, ne serait-ce qu'approcher la distorsion 10 relêve alors pour tout esprit rationnel de la chimère.
Au début de la première vague de la colonisation, les vaisseaux les plus "rapides" peuvent courber l'espace-temps d'un facteur +0.8 (et -0.8 immédiatement à l'arrière). À "distorsion 0", ce qui est une formulation abusive, bien que massivement employée, l'espace conserve sa courbure habituelle (1), soit un facteur de déformation de +0/-0, et le vaisseau peut se déplacer par propulsion classique, en utilisant son moteur à impulsion.
En outre, il convient de rappeler que la plupart des vaisseaux en service ou commercialisés sont bien loin de pouvoir atteindre les prouesses des bâtiments les plus performants. À titre de comparaison, le croiseur militaire Actarus et le speeder Mathilda II, mis en service la même année, pouvaient atteindre warp 0.75 ; la même année, la moyenne des capacités de distorsion maximale des vaisseaux transitant sur la spatioroute 12 était enregistrée à warp 0.362.
Cependant, sur les grands axes spatiaux empruntés de longue date par les colons, des routes d'Alcubierre sont peu à peu construites, utilisant des relais placés à intervalles réguliers, pour permettre à des vaisseaux spatiaux dont le moteur à distorsion est relativement peu performant, voire inexistant, de voyager en distorsion d'un facteur élevé, un peu comme du ferroutage : c'est alors l'infrastructure "routière" qui génère et meut la bulle subspatiale. Ces "trains spatiaux" sont vitaux pour les vaisseaux tels que les voiliers, fusées à propulsion par impulsion nucléaire, ou navettes à Schwarzschild Kugelblitz[13] n'étant pas équipés de puissants moteurs à distorsion, soit une grande partie du parc, un moteur à distorsion performant étant extrêmement coûteux.
Il est possible, mais assez peu utile, hors certaines manœuvres délicates et peu courantes, d'inverser le fonctionnement des bobines de distorsion afin de produire une courbure négative à l'arrière du vaisseau et positive à l'avant, pour le "propulser" vers l'arrière, ou de produire un champ qui le "ralentit", c'est à dire qui "accélère" l'écoulement du temps dans le champ, qui est alors plus rapide qu'à l'extérieur : l'équipage vieillit alors plus vite, son trajet est plus long, de son point de vue, que celui mesuré à terre ; tout ce qui se trouve dans le champ est accéléré du point de vue d'un observateur extérieur. Cela n'autorise pas à proprement parler les voyages dans le temps : le trajet est simplement plus long qu'il ne l'aurait été sans distorsion, mais cette configuration complexe à mettre en œuvre permet d'effectuer des manœuvres irréalisables en temps normal.
Il est extrêmement important de bien synchroniser les bobines de distorsion.
Un moteur à distorsion requiert une très grande quantité d'énergie négative pour produire la déformation de l'espace-temps nécessaire à l'établissement d'une chaîne d'Alcubierre. Le carburant utilisé, entre la fin du XXIème et le début du XXIIème siècles, pour alimenter les moteurs à distorsion classique, est composé de deuterium[14] et de trilithium.
Le premier vaisseau équipé d'un moteur à distorsion, construit par SpaceX, sera le LUMAR-001, commercialisé en 2058. Le NX-20 de Paik Automotive sera quant à lui mis sur le marché en 2069.
Les Anges semblent également posséder la faculté de manipuler l'espace-temps. Ainsi, le Code D développe une capacité de téléportation, et emmènera Oreste dans une réalité alternative.
Les bobines de distorsion devant tourner en continu durant le trajet en hyperespace, pour générer le champ subspatial, ou relativiste, elles s'usent rapidement. Pour la même raison, un facteur de distorsion élevé ne peut être maintenu très longtemps, au risque de brûler les bobines, souvent installées dans quatre à six nacelles entourant le vaisseau, parfois rétractables voire, rarement, détachées.
La maintenance des bobines gravitationnelles est cruciale dans l'espace interstellaire, en particulier lointain, car se retrouver seul, loin de tout contact, et sans système de distorsion gravimétrique[15], signifie généralement une mort assurée, faute de pouvoir regagner la civilisation ou à tout le moins, atteindre une planète habitable. L'on suppose qu'un certain nombre de vaisseaux spatiaux coloniaux dérivent aujourd'hui dans le vide intersidéral, vaisseaux fantômes dont les occupants sont morts, ou maintenus en stase, la cryogénisation offrant une chance de rester en vie sur de longues périodes - en fait, tant que le vaisseau possède de l'énergie et que son intégrité est maintenue - offrant à l'équipage une chance d'être découvert vivant par un autre vaisseau. Toutefois, hors des grands axes, un vaisseau a peu de chances d'être découvert, et lorsque il l'est, rien ne garantit qu'il ne sera pas simplement arraisonné, voire que ses occupants ne seront pas rançonnés ou revendus comme esclaves, pour prix de leur sauvetage. Pour cette raison, il est crucial d'avoir un vaisseau en bon état de marche, les moteurs à distorsion étant particulièrement critiques.
INFORMATIONS DÉVOILÉES À LA FIN DE LA TR0ISIÈME SAIS0N
INFORMATIONS DÉVOILÉES AU DÉBUT DE LA SAIS0N 6
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- ↑ 0u moteur de distorsion : ce système génère un champ de distorsion qui meut un engin spatial, de sorte que les deux termes sont valides.
- ↑
Qui génèrent des ondes gravitationnelles, en permettant la détection lorsque ils sont activés. - ↑ Le modèle théorique prévoit une topologie normale dans la bulle, mais les fluctuations du champ provoquent des effets relativistes plus ou moins importants et compensés, y compris dans sa zone de plus grande stabilité.
- ↑ "Warp" signifiant à la fois "chaîne" et "déformer", voire "torsion".
- ↑ Le terme "propulsion" est en réalité impropre pour désigner ce mode de locomotion.
- ↑ Cette idée de "ralentissement du temps" est une approximation qui traduit la relativité des durées : le temps propre d'un vaisseau en mouvement à une vitesse proche de la lumière est différent de celui d'un sujet immobile par rapport à un même référentiel. Son temps de trajet est plus court, sans que l'équipage ait ressenti cette "dilatation du temps", parce qu'il a suivi une ligne d'univers courbe.
De la même manière, deux horloges synchronisées au départ et identiques l'une à l'autre, l'une restée à terre, l'autre embarquée sur le vaisseau, ne marqueront pas le même temps au retour. Les unités de temps ne sont pour autant pas "plus longues", mais il y en a moins car le temps propre dépend de la trajectoire spatio-temporelle, ou ligne d'univers, suivie, de la même manière que deux chemins distincts joignant deux mêmes points de l'espace ont des longueurs différentes sans pour autant que les kilomètres changent de taille.
La ligne d'univers la plus courte entre deux évènements ou points de l'espace-temps est la trajectoire parcourue à la vitesse de la lumière. Elle est donc d'autant plus courte que la courbure (négative, "en creux") de l'espace-temps est élevée. Pour une explication en vidéo : voir "Le paradoxe des jumeaux : rajeunir à la vitesse de la lumière ?", par Science étonnante. Les lecteurs peu familiers de ces concepts peuvent également visionner les vidéos de cette chaîne sur la relativité restreinte et la relativité générale, ou se référer à leurs pages sur Wikipedia (RR ; RG). - ↑ Pour limiter l'émission de tachyons qui se produit lors d'une rupture brutale du champ.
- ↑ Prenons un exemple, qui ne tient pas compte des fluctuations, accélérations et décélérations :
Lorsque Albert, âgé de trente ans, quitte la Terre, sa femme vient tout juste de donner naissance à Bob. Albert parcourt environ 4 AL aux deux tiers de la vitesse de la lumière, pour se rendre sur Proxima. Lorsque il arrive, de son point de vue, le trajet a duré 4 ans et demi, et Bob a un peu plus de trois ans. Cependant, Bob voit son père arriver sur Proxima lors de ses 6 ans (sans tenir compte du temps que met l'image à lui parvenir : si l'on en tient compte, il devrait plutôt avoir 10 ans).
Ainsi, si Albert et Bob pouvaient communiquer instantanément, et qu'Albert envoyait un message à Bob à son arrivée, le message envoyé par Albert, âgé de 34 ans, serait transmis entre un Albert de 34 ans qui voit un Bob de 3 ans, et un Bob de six ans qui voit son père âgé de 36 ans. L'on voit que rapporter l'âge de l'un à l'autre n'a de sens qu'à partir du moment où ils ont de nouveau un référentiel inertiel commun. Ainsi, l'on peut se figurer qu'ils communiquent à la vitesse de la lumière : Si Albert envoie le message à son arrivée, alors qu'il a 34 ans, sur Proxima, Bob le recevra à ses 10 ans, alors qu'Albert en aura 38. Si Bob répond immédiatement à son père, celui-ci recevra le message lorsque il sera âgé de 42 ans, et Bob de 14 ans.
L'on imagine sans peine les paradoxes que soulèverait la transposition de ce cas de figure à des vitesses supérieures à celle de la lumière. Ainsi, Bob pourrait voir son père arriver sur Terre avant son départ de Proxima.
Si maintenant, sitôt arrivé sur Proxima, Albert fait demi-tour, lorsque il atteindra la Terre, il aura vieilli de neuf ans (4 ans et demi à l'aller et autant au retour). Il en aura 39. Son fils aura, lui, 12 ans. En effet, au moment où Albert fait demi-tour, il voit brutalement Bob vieillir de six ans (voir illustration note 10). Il le voit en prendre trois de plus durant son voyage de retour.
Du point de vue de Bob, à supposer qu'il soit immédiatement averti du départ de son père (ce qui est impossible, l'information ne voyageant pas à une vitesse infinie), le voyage de retour de son père aura pris 6 ans. En réalité l'image de son père sur le départ lui parvenant avec 4 ans de retard, il retrouvera son père deux ans après l'avoir vu quitter Proxima, lorsque il avait une dizaine d'années.
- ↑ De légères fluctuations du temps peuvent toutefois être relevées, ce qui n'a généralement pas d'effet physiologique sur l'équipage, bien que de légers cas de mal de l'espace aient été rapportés.
- ↑ Cette désynchronisation est facile à visualiser : imaginons que le capitaine du vaisseau et l'observateur resté à terre prennent chacun un café tous les matins. Le vaisseau voyage un mois, durant lequel l'observateur vieillit de deux. Au retour du vaisseau, il aura donc eu le temps de boire une soixantaine de cafés, tandis que le capitaine n'en aura bu qu'une trentaine. Notons que tant que le vaisseau n'a pas changé de référentiel, par exemple en faisant le voyage retour, du point de vue de l'équipage c'est l'observateur "immobile" qui est plus jeune - en effet, de ce point de vue, c'est lui qui s'est déplacé à une vitesse relativiste : lorsque le capitaine boit son quinzième café, de son point de vue, l'observateur en a bu bien moins. Mais le changement de cap, modifiant l'alignement des lignes de simultanéité (le vaisseau n'est pas inertiel : il change de référentiel, brisant la symétrie entre le vaisseau et l'observateur, dont le référentiel est inertiel), "projette" l'observateur dans le futur du point de vue du capitaine, comme un changement de direction modifie les coordonnées de l'espace perçu (phénomène de parallaxe, et changement de positions type droite<->gauche).
- ↑ La propulsion classique.
- ↑ Le premier "mur" étant celui du son, et le second la limite quantique, à laquelle commencent à se faire resentir des effets relativistes et transdimensionnels.
- ↑ Système de propulsion par impulsion utilisant l'énergie issue de l'évaporation d'un microtrou-noir, collectée par une sphère de Dyson miniature.
- ↑ Parfois partiellement récolté par des collecteurs Bussard.
- ↑ Sans système de déplacement permettant de seulement approcher, même de très loin, la vitesse de la lumière (c) : les vaisseaux sont alors incapables de se déplacer d'une étoile à une autre (hors système multiple).
- ↑ Il existe un débat, opposant principalement les interprétations de Boston et de Prague, pour savoir si l'objet placé au centre d'une distorsion de facteur 10 occuperait réellement tous les points de l'univers au sens classique (de la relativité générale), ou seulement au sens quantique, avec des probabilités variables de se trouver à la décohérence en un point ou un autre. Selon l'école de Prague, la position du vaisseau est déterminée lorsque il quitte le champ de distorsion. D'un point de vue philosophique, certains affirment que tant qu'il demeure dans un état indéterminé, dans le champ, l'équipage du vaisseau peut librement déterminer son point de sortie. Un autre point de vue considère que ce point doit avoir été déterminé avant d'entrer dans le champ ou de l'activer, supposant que le temps passé en hyperespace est nul. Selon cette interprétation, les coordonnées du point d'arrivée doivent donc être précalculées et chargées dans le système avant de faire le saut en hyperespace. La difficulté serait alors, si cette théorie est exacte, de trouver un moyen de couper le champ une fois qu'on y est entré, ou de faire en sorte qu'il "s'évapore", s'effondre ou se dissipe, de lui-même. Il n'est pas du tout évident qu'une telle éventualité puisse se réaliser. Il est donc possible qu'un corps qui entrerait dans un espace de distorsion 10 "fusionnerait" avec l'univers sans jamais plus pouvoir sortir de cet état d'indétermination universelle.
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