La NASA développe une technologie de voile solaire pour l’exploration de l’espace lointain. Ce système de propulsion innovant, alimenté par la lumière solaire réfléchie sur sa surface, a récemment atteint un nouveau niveau de préparation, le rendant ainsi adapté aux futures missions scientifiques. Les voiles solaires offrent une méthode de propulsion sans carburant et respectueuse de l’environnement, capable de propulser des missions de faible masse vers de nouvelles orbites et des planètes lointaines. Crédit : NASA
NASA est une technologie pionnière de voile solaire pour l’exploration spatiale, offrant un système de propulsion écologique qui exploite la lumière du soleil. Cette avancée permet aux missions potentielles d’étudier la météo spatiale, d’explorer les pôles du Soleil et de s’aventurer plus près de Vénus et Mercure.
Dans sa jeunesse, Les Johnson, technologue à la NASA, était captivé par le roman de Jerry Pournelle et Larry Niven, « The Mote in God’s Eye » de 1974, dans lequel un vaisseau spatial extraterrestre propulsé par des voiles solaires visite l’humanité. Aujourd’hui, Johnson et une équipe de la NASA se préparent à tester une technologie similaire.
La NASA continue de déployer des plans pour la technologie des voiles solaires comme méthode prometteuse de transport dans l’espace lointain. L’agence a franchi une étape technologique clé en janvier avec le déploiement réussi de l’un des quatre quadrants de voile solaire identiques. Le déploiement a été présenté le 30 janvier dans les nouvelles installations de Redwire Corp. à Longmont, au Colorado.
Le Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama, dirige l’équipe de voile solaire, composée du maître d’œuvre Redwire, qui a développé les mécanismes de déploiement et les flèches de près de 100 pieds de long, et du sous-traitant NeXolve, de Huntsville, qui a fourni la membrane de la voile. En plus de diriger le projet, Marshall a développé les algorithmes nécessaires pour contrôler et naviguer avec la voile lorsqu’elle vole dans l’espace.
La NASA et ses partenaires industriels ont utilisé deux flèches composites légères de 100 pieds pour déployer pour la première fois le quadrant de voile de 4 300 pieds carrés le 13 octobre 2022, au Marshall Space Flight Center, ce qui en fait le plus grand quadrant de voile solaire jamais déployé à l’époque. . Le 30 janvier 2024, la NASA a franchi une étape technologique clé dans la nouvelle installation de Redwire à Longmont, Colorado, avec le déploiement réussi de l’un des quatre quadrants de voile solaire identiques. Crédit : NASA
La technologie des voiles solaires et ses avancées
Le concept derrière la voile solaire est simple mais révolutionnaire. Il fonctionne en exploitant la réflexion de la lumière solaire pour la propulsion, de la même manière que le vent propulse un voilier. Alors que seulement un quart de la voile a été déployé lors du déploiement à Redwire, la voile complète mesurera 17 780 pieds carrés une fois entièrement déployée, avec une épaisseur de moins d’un cheveu humain à 2 microns et demi. La voile est constituée d’un matériau polymère recouvert d’aluminium.
La Direction des missions scientifiques de la NASA a récemment financé la technologie des voiles solaires pour atteindre un nouveau niveau de préparation technologique, ou TRL 6, ce qui signifie qu’elle est prête à recevoir des propositions pour des missions scientifiques.
« Il s’agissait d’une dernière étape majeure sur le terrain avant qu’il ne soit prêt à être proposé pour des missions spatiales », a déclaré Johnson, impliqué dans la technologie des voiles chez Marshall depuis environ 25 ans. « La prochaine étape consistera pour les scientifiques à proposer l’utilisation de voiles solaires dans leurs missions. Nous avons atteint notre objectif et démontré que nous sommes prêts à voler.
Une voile solaire voyageant dans l’espace lointain offre de nombreux avantages potentiels aux missions utilisant cette technologie, car elle ne nécessite aucun carburant, ce qui permet des performances propulsives très élevées avec très peu de masse. Ce système de propulsion spatiale est bien adapté aux missions de faible masse sur de nouvelles orbites.
« Une fois que vous vous éloignez de la gravité terrestre et que vous entrez dans l’espace, ce qui compte, c’est l’efficacité et une poussée suffisante pour passer d’une position à une autre », a déclaré Johnson.
« Une voile solaire y parvient en réfléchissant la lumière du soleil : plus la voile est grande, plus elle peut fournir une poussée importante. »
— Les Johnson, technologue de la NASA
Applications futures et avantages environnementaux
Certaines des missions intéressantes utilisant la technologie des voiles solaires comprennent l’étude de la météo spatiale et de ses effets sur la Terre, ou des études avancées des pôles nord et sud du Soleil. Ce dernier a été limité parce que la propulsion nécessaire pour placer un vaisseau spatial sur une orbite polaire autour du soleil est très élevée et tout simplement impossible à réaliser avec la plupart des systèmes de propulsion disponibles aujourd’hui. La propulsion par voile solaire est également possible pour améliorer les futures missions vers Vénus ou Mercure, compte tenu de leur proximité avec le Soleil et de la poussée accrue qu’une voile solaire produirait sous un soleil plus intense.
Les technologues du Marshall Space Flight Center de la NASA, Les Johnson et Leslie McNutt, à Redwire Space, le 30 janvier 2024, à la suite d’un test réussi de déploiement de voile solaire. La NASA a franchi une étape technologique clé dans la nouvelle installation de Redwire à Longmont, au Colorado, avec le déploiement réussi de l’un des quatre quadrants de voile solaire identiques. Crédit : Espace Redwire
De plus, il s’agit du système de propulsion écologique ultime, a déclaré Johnson : tant que le soleil brille, la voile sera propulsée. Là où la lumière solaire est moindre, il envisage un avenir dans lequel les lasers pourraient être utilisés pour accélérer les voiles solaires à des vitesses élevées, les poussant hors du système solaire et au-delà, peut-être même vers une autre étoile. « À l’avenir, nous pourrions placer de gros lasers dans l’espace qui projetteraient leurs faisceaux sur les voiles lorsqu’elles quitteront le système solaire, les accélérant à des vitesses de plus en plus élevées, jusqu’à ce qu’elles finissent par aller assez vite pour atteindre une autre étoile dans un délai raisonnable. temps. »
