La voile solaire n'est plus de la science-fiction
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La NASA déploie avec succès une voile solaire de 80 m²
Un petit satellite, tiré à travers l’espace par une immense toile qui capture les rayons des étoiles. C’est une technologie qui intéresse beaucoup la NASA, qui vient de tester avec succès un nouveau modèle de voile solaire.
Naviguer à travers l’espace, comme avant on voguait à la voile, poussé par les photons des étoiles. Une image de science-fiction particulièrement poétique, mais qui repose sur une technologie très concrète.
L’idée est plutôt ancienne: déjà au XVIIe siècle, l’astronome Johannes Kepler imaginait utiliser la lumière du Soleil pour gonfler les voiles de vaisseaux spatiaux. L’idée est simple: les photos, les particules de lumière émises par notre étoile, exercent une pression sur les objets qu’ils viennent percuter. Si on en bloque un très grand nombre avec un objet très léger, les photos rebondissent et exercent une force qui propulse le vaisseau en avant. On peut obtenir assez de force pour obtenir une accélération. C’est quasiment le même principe que le vent dans la voile d’un navire bien terrestre.
Des voiles gigantesques
Une idée simple qui n’a été mise en application qu’en 2010, avec la sonde IKAROS. Celle-ci disposait d’une voilure de 173 m² et 15 kg, qui a pu mettre en mouvement autour de la Terre une sonde de 300 kg. Depuis, cette technologie a bien évolué, comme vient de le démontrer la NASA avec un nouvel essai.
Ce mardi, une fusée de Rocket Lab s’est envolée avec un nouveau vaisseau à voile à son bord. Celui-ci devait déployer un nouveau type de toile, nommée, Advanced Composite Solar Sail System. Elle ne fait “seulement” 80 m² une fois dépliée, mais la taille ne fait pas tout avec cette technologie. Plus la voile est réfléchissante, plus elle obtient de l’énergie de la part des rayons du soleil qu’elle repousse. En outre, il faut aussi qu’elle soit légère et solide, pour résister à l’étape très complexe du déploiement, après avoir été soigneusement pliée et protégée durant son transport dans l’espace.
Et c’est un succès: le satellite de poche de la NASA a atteint l’orbite terrestre mercredi, à l’heure de Houston, et il a pu déployer sa voilure, a annoncé la NASA dans la nuit de jeudi à vendredi. Une nouvelle toile plus solide et plus performante, qui occupe autant de surface qu’un petit appartement pour propulser le petit vaisseau de quelques dizaines de kilos. Celui-ci ne devrait pas quitter l’orbite terrestre, mais chaque nouvelle voile hissée avec succès nous aide à maitriser cette manière de naviguer dans l’espace.
Pas l’idéal pour une mission habitée“Les données de vol obtenues au cours de la démonstration seront utilisées pour concevoir de futurs systèmes de voiles solaires composites à plus grande échelle pour les satellites d’alerte précoce en météorologie spatiale, les missions de reconnaissance d’astéroïdes et d’autres petits corps, et les missions d’observation des régions polaires du soleil” détaillait Rocket Lab avant la mission.
Les voiles solaires ne nous serviront sans doute pas de suite à propulser des missions habitées - n’en déplaise à la série For All Mankind. Les toiles occupent des surfaces énormes pour tirer de petites charges, et elles n’obtiennent d’abord qu’une faible vitesse. Mais sous le bon angle par rapport au Soleil, elles permettent une accélération croissante, en douceur. Elles pourraient nous permettre d’envoyer des missions très lointaines, aux confins du système solaire, sans s’encombrer de moteurs ou de carburants.
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Tiens, ça me rappelle Le Problème à 3 corps
Pas vu For All Mankind pour la référence. -
Des nouvelles de la voile solaire
Le 23 avril, la NASA a lancé un prototype de voile solaire en orbite autour de notre planète – une technologie qui pourrait très bien révolutionner notre façon de penser la propulsion des engins spatiaux. Puis, le 29 août, l’agence a confirmé que cette voile s’était déployée avec succès dans l’espace. Pourtant, nous n’en avions toujours pas de preuve photographique officielle depuis un certain temps.
Aujourd’hui, depuis le 5 septembre, c’est effectivement le cas. La NASA a publié la première image de la voile solaire ouverte , officiellement appelée Advanced Composite Solar Sail System, et a déclaré que le vaisseau spatial à partir duquel la voile a été libérée continuera à renvoyer davantage d’images et de données au fil du temps.
L’image elle-même peut sembler un peu déroutante, et cela est dû en partie au fait que le vaisseau spatial a lentement basculé dans l’espace. La chute se produit parce que, comme l’explique la NASA dans un communiqué , le vaisseau spatial n’a subi aucun contrôle d’attitude après son déploiement. Ce comportement est donc attendu, dit l’équipe. Les opérateurs mettront en œuvre le contrôle d’attitude et stabiliseront le vaisseau spatial après avoir collecté suffisamment de données pour dresser un tableau de l’état de la voile et des bômes composites qui le maintiennent ensemble. Espérons que nous obtiendrons des images plus faciles à décoder une fois la stabilité atteinte. Mais en attendant, parlons de ce que nous pouvons réellement voir sur cette image.
Comme le dit la NASA dans le communiqué, il est important de se rappeler qu’il y a quatre caméras grand angle au centre du vaisseau spatial ancrant la voile.
Près du bas de l’image, une vue de la caméra montre les « quadrants de voile réfléchissants soutenus par des bômes composites », tandis qu’en haut de la photo, nous pouvons voir la surface arrière de l’un des panneaux solaires de l’engin. La plupart des vaisseaux spatiaux sont équipés de panneaux solaires car c’est ainsi qu’ils s’alimentent : grâce à la lumière du soleil.
“Les cinq séries de marquages sur les bômes proches du vaisseau spatial sont des repères de référence pour indiquer l’extension complète de la voile”, indique le communiqué. “Les rampes sont montées à angle droit et le panneau solaire est rectangulaire, mais semble déformé en raison du champ de vision grand angle de la caméra.”
Le succès de cette mission jusqu’à présent est assez impressionnant, car la technologie des voiles solaires est un concept incroyablement impressionnant, tant en pratique qu’en théorie. Fondamentalement, il tire parti de la capacité des photons, qui sont des particules lumineuses, à exercer une pression sur un objet bien qu’ils soient sans masse.
Une voile solaire ressemble à une feuille de matériau plate (un peu comme une voile normale) et elle peut devenir assez grande. Dans le cas du système avancé de voile solaire composite de la NASA, la voile fait à peu près la moitié de la taille d’un court de tennis, soit environ 860 pieds carrés (80 mètres carrés). Plus important encore, ces voiles peuvent hypothétiquement être attachées à des vaisseaux spatiaux de toute sorte pendant que les particules de lumière solaire frappent leur matériau.
Ainsi, tout comme un voilier sur Terre est un véhicule propulsé par la pression du vent frappant sa voile, un voilier solaire dans l’espace est propulsé par la pression du soleil frappant sa voile. Non seulement cela signifierait qu’un vaisseau spatial à voile solaire pourrait réduire ses besoins en carburant, mais, en théorie, il devrait être capable d’atteindre des vitesses très élevées car il peut atteindre sans carburant une accélération sur une échelle de temps indéfinie.
Cependant, l’histoire ne peut pas atteindre une fin aussi épique sans le premier chapitre – et c’est en quelque sorte là où nous en sommes. Eh bien, peut-être le chapitre deux ou trois, car ce nouveau système de voile solaire n’est pas le premier à être lancé. Le vaisseau spatial japonais Ikaros est responsable du premier déploiement réussi de voile solaire en 2010, et depuis lors, une poignée d’autres tentatives d’aventure à voile solaire ont eu lieu.
Pourtant, le système avancé de voile solaire composite laissera sa marque dans l’histoire de la propulsion. La prochaine étape pour l’équipe (après avoir stabilisé le vaisseau spatial et analysé sa dynamique de vol) consiste à commencer à manœuvrer le vaisseau spatial en orbite. Pendant ce temps, vous pouvez essayer de repérer la voile par vous-même, dans le cadre d’un événement amusant. Ironiquement, la trajectoire instable du vaisseau spatial le rend actuellement beau et brillant pour tous ceux qui espèrent l’apercevoir zoomer dans le ciel nocturne.
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C’est le Comte Dooku qui avait un voilier spacial, non?
