Aujourd’hui, évoquons ensemble une technologie qui me semble incroyable : le voile solaire, une énergie capable de propulser des vaisseaux spatiaux. Vous vous demandez comment cela est possible ? Restez avec moi, je vais tout vous expliquer !
Le voile solaire est un dispositif de propulsion innovant qui pourrait révolutionner notre manière d’explorer l’espace. Il utilise la pression de rayonnement des étoiles et du Soleil pour propulser les engins spatiaux sans avoir besoin de carburant.
Les principes du voile solaire
Le concept de la voile solaire repose sur l’idée que la lumière du Soleil exerce une force, appelée pression de rayonnement, sur les objets qu’elle atteint. Cette force est très faible, mais elle peut néanmoins être utilisée pour déplacer un engin spatial équipé d’une grande voile spécifique, capable de capter et de refléter la lumière solaire.
La pression de rayonnement solaire
La pression de rayonnement solaire est une force exercée par les photons, particules élémentaires constituant la lumière, lorsqu’ils entrent en contact avec une surface. Les photons transmettent ainsi leur énergie cinétique à la surface, créant une poussée qui peut être utilisée pour la propulsion.
Le design des voiles solaires
Les voiles solaires sont conçues pour être extrêmement légères et minces, afin de maximiser la surface exposée à la lumière tout en réduisant la masse de l’engin spatial. Elles sont généralement fabriquées à partir de matériaux très réfléchissants, tels que les films minces de polymères ou les nanotubes de carbone, pour optimiser la capture et la réflexion des photons solaires.
Le fonctionnement d’une voile solaire
Une fois déployée dans l’espace, la voile solaire capte les photons du Soleil et les reflète en direction opposée. L’énergie cinétique des photons est ainsi transférée à la voile et génère une force de propulsion qui pousse l’engin spatial vers l’avant. Cette poussée est constante tant que la voile est exposée à la lumière solaire, permettant à l’engin de gagner progressivement en vitesse sans consommer de carburant.
Les engins spatiaux équipés d’une voile solaire peuvent effectuer des manœuvres en orientant leur voile par rapport au Soleil. En changeant l’angle d’exposition de la voile, il est possible de modifier la direction et l’intensité de la poussée pour naviguer dans l’espace, un peu comme on le ferait avec une voile terrestre en ajustant son angle par rapport au vent.
Les avantages de la voile solaire
L’un des principaux atouts de la voile solaire est qu’elle permet de réduire considérablement la quantité de carburant nécessaire aux missions spatiales. Cela présente plusieurs avantages :
- Les coûts de lancement sont réduits, car il n’est plus nécessaire d’embarquer une grande quantité de carburant;
- Les engins spatiaux peuvent être plus légers et donc plus faciles à propulser dans l’espace;
- La durée des missions peut être considérablement prolongée, car la propulsion ne dépend pas de la quantité de carburant embarqué.
En outre, comme la voile solaire utilise une source d’énergie inépuisable et propre, elle constitue une solution écologique et durable pour l’exploration spatiale.
Les applications potentielles de la voile solaire
Le dispositif de propulsion par voile solaire offre un large éventail d’applications potentielles dans le domaine de l’exploration spatiale :
- Missions interplanétaires : en exploitant la pression de rayonnement solaire, les engins spatiaux équipés d’une voile solaire pourraient réaliser des missions vers d’autres planètes du système solaire sans avoir besoin de carburant supplémentaire;
- Satellites : les satellites dotés d’une voile solaire pourraient maintenir leur position en orbite sur de longues périodes grâce à la poussée constante générée par la voile, évitant ainsi les coûts associés au ravitaillement en carburant;
- Voyages interstellaires : bien que la pression de rayonnement solaire diminue avec la distance au Soleil, les voiles solaires pourraient être utilisées pour propulser des engins spatiaux vers les étoiles voisines en exploitant la lumière provenant d’autres étoiles;
- Nettoyage spatial : en équipant des engins spatiaux spécialisés de voiles solaires, il serait possible de collecter et de désorbiter les débris spatiaux qui encombrent l’orbite terrestre.
Les étapes marquantes de la navigation solaire
La navigation solaire a une histoire fascinante. Voici quelques-unes des étapes clés de son évolution :
- En 1610, l’astronome Johannes Kepler suggère à son ami Galileo Galilei qu’un jour, des navires pourraient naviguer en capturant le vent solaire.
- En 1873, le physicien James Clerk Maxwell démontre que la lumière exerce une pression sur les objets lorsqu’elle se reflète sur eux.
- En 1960, Echo 1, un satellite en forme de ballon métallique, enregistre la pression du soleil.
- En 1974, la NASA incline les panneaux solaires de Mariner 10 pour qu’ils fonctionnent comme des voiles solaires lors de leur voyage vers Mercure.
- En 1975, la NASA crée un prototype de vaisseau spatial à voile solaire pour visiter la comète de Halley.
- En 1992, l’Inde lance INSAT-2A, un satellite doté d’une voile solaire destinée à équilibrer la pression sur son réseau PV solaire.
- En 1993, l’Agence spatiale russe lance Znamya 2 avec un réflecteur qui se déploie comme une voile solaire, bien que ce ne soit pas sa fonction.
- En 2004, le Japon déploie avec succès une voile solaire non fonctionnelle à partir d’un vaisseau spatial.
- En 2005, la mission Cosmos 1 de la Planetary Society, contenant une voile solaire fonctionnelle, est détruite lors du lancement.
- En 2010, le satellite IKAROS (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun) du Japon déploie avec succès une voile solaire comme principal moyen de propulsion.
- En 2019, la Planetary Society, dont le PDG est l’éducateur scientifique renommé Bill Nye, lance le satellite LightSail 2 en juin 2019. LightSail 2 est nommé l’une des 100 meilleures inventions de 2019 par le magazine TIME.
- En 2019, la NASA sélectionne le Solar Cruiser comme mission de voile solaire pour la recherche dans l’espace profond.
- En 2021, la NASA continue le développement du NEA Scout, un vaisseau spatial à voile solaire destiné à explorer les astéroïdes proches de la Terre (NEA). Le lancement est prévu pour novembre 2021, reporté de mai 2020.
- 3 janvier 2023 : Une première dans l’exploration spatiale européenne, grâce au déploiement par Gama Space d’une voile solaire.
Une technologie spatiale d’appoint
Si la navigation solaire nécessite encore (pour longtemps) des combustibles fossiles pour lancer les vaisseaux spatiaux en orbite ou au-delà, elle a néanmoins ses avantages environnementaux, et – peut-être plus important encore – elle démontre le potentiel de l’énergie solaire pour résoudre les problèmes environnementaux les plus urgents de la Terre.
Alors, la prochaine fois que vous regarderez le ciel étoilé, pensez à la manière dont nous utilisons l’énergie de notre étoile la plus proche pour repousser les limites de notre exploration spatiale. C’est une merveilleuse démonstration de la façon dont nous pouvons utiliser l’énergie renouvelable pour avancer vers un avenir plus durable.