La Nasa a déployé la voile d’un vaisseau spatial destiné à capter l’énergie solaire.
La Nasa a déployé la voile d’un vaisseau spatial destiné à capter l’énergie solaire. C’est ainsi que l’Agence spatiale américaine parvient à mettre en orbite autour de la Terre le premier vaisseau spatial solaire.
Une minuscule caméra spatiale a pris des photos étonnantes du premier vaisseau spatial à voile solaire au monde à voyager dans l’espace lointain lors d’une mission interplanétaire pour le Japon.
Le véhicule solarsail, nommé Ikaros, a profité de l’occasion pour un autoportrait en déployant une caméra cylindrique flottante de seulement 2,4 pouces (6 cm) de largeur et de hauteur. Sur les photos, la voile Ikaros brille comme un silvership brillant dans une mer d’espace noir.
L’appareil photo lancé au printemps a pris les nouvelles photos de la voile solaire alors que la mission part pour Vénus et au-delà.
Ikaros, abréviation de Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun, a été lancée fin mai et a déployé sa voile solaire début juin pour devenir la première mission spatiale jamais propulsée uniquement par la lumière du soleil . La mission a été conçue et construite par l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA).Les ingénieurs de la JAXA surveilleront la puissance générée par les cellules solaires à film mince intégrées dans la voile en forme de cerf-volant, dans l’espoir que les futures missions pourraient combiner la voile solaire avec l’électricité pour alimenter les moteurs de propulsion ionique.
Comme le conte d’Icare, qui raconte l’histoire d’un garçon qui a volé trop près du soleil, la voile solaire Ikaros devrait également explorer notre étoile la plus proche. Il se dirige vers l’autre côté du soleil après un détour vers Vénus, ont indiqué des responsables de la JAXA.
« Grâce à ces activités, nous viserons à terme à acquérir une technologie de navigation grâce à la voile solaire », ont déclaré les responsables de la JAXA dans un communiqué vendredi dernier.
La mission de la voile solaire s’est appuyée sur le lancement principal de l’orbiteur Venusclimate du Japon, appelé Akatsuki (« Dawn » en japonais).
Les deux engins spatiaux ont été lancés aux côtés de quatre petits satellites le 20 mai (heure locale du Japon tôt le matin le 21 mai) depuis le centre spatial de Tanegashima sur l’île de Tanegashima au Japon.
Comment fonctionnent les voiles solaires ?
Galerie – Sous les nuages de Vénus
Top 10 des faits extrêmes sur la planète
Le premier vaisseau spatial solaire en orbite
La Nasa vient de confirmer que le NanoSail-D, son nan satellite, a déployé sa voile de polymère de 6,40 mètres carrés, et que celle-ci est fonctionnelle. Ce qui signifie qu’elle est apte à utiliser les radiations solaires pour générer l’énergie nécessaire à ses réacteurs.
Le porte-parole de la Nasa a indiqué que pour la première fois une voile solaire était déployée en orbite basse, rapporte le Daily Mail. Le NanoSail-D devrait pouvoir se maintenir en orbite entre 70 et 120 jours en fonction des conditions atmosphériques.
Grâce à la réussite de cette première expérimentation, d’autres avancées sont attendues dans le domaine. Autre expérience à prévoir, la possibilité pour un microsatellite d’éjecter un nano-satellite.
LightSail 2 : mission accomplie pour la voile solaire propulsée par la lumière
L’équipe derrière ce projet de sept millions de dollars a estimé avoir ainsi démontré une nouvelle forme de propulsion, qui pourrait un jour transformer l’exploration spatiale lointaine. Car ce satellite de poche (il a la taille d’un pain) équipé d’une immense voile en polyester brillant n’est propulsé ni par un moteur, ni à l’aide de carburant ou de panneaux solaires, mais par la seule pression des photons du Soleil. « Au cours des quatre derniers jours, le vaisseau spatial a élevé son apogée, ou son point culminant en orbite, d’environ 1,7 kilomètre grâce à sa voile solaire », a expliqué Bruce Betts, responsable du projet LightSail 2.
Il devient ainsi le premier vaisseau à utiliser une voile solaire pour se propulser en orbite terrestre et la seconde voile solaire à voler avec succès après la Japonaise Ikaros en 2010.
En images : le déploiement réussi de la voile solaire LightSail 2
LightSail 2 est un petit satellite pourvu d’un carré de 32 mètres carrés d’un film très fin, léger et réfléchissant en polyester Mylar, qui doit permettre de propulser l’appareil par la simple poussée des photons du Soleil. Il s’agit d’une expérience visant à démontrer que la technologie est mûre.
« Déploiement terminé ! » a tweeté l’organisation. Les données envoyées par l’appareil au sol ont confirmé l’opération mécanique. Des photographies prises par la sonde devraient permettre de le confirmer visuellement plus tard dans la journée.
Bill Nye, le directeur de la Planetary Society, expliquait à l’AFP le mois dernier que les voiles solaires permettraient ni plus ni moins un jour de « dompter » l’énergie solaire pour « voguer parmi les étoiles ».
À quoi ces voiles solaires pourraient-elles servir à l’avenir ? Bill Nye explique qu’elles seraient utiles pour envoyer des missions robotiques très, très loin, au-delà de notre système solaire, car le vaisseau, s’il sera forcément plus lent au départ que s’il était équipé d’un moteur, accélérera en permanence et atteindra in fine des vitesses extraordinaires.
Des voiles photoniques optimisées pour l’exploration de Proxima du Centaure et ses planètes
Les études se poursuivent concernant une voile photonique propulsée par des rayons laser sur Terre et à destination d’une des étoiles du système triple d’Alpha du Centaure. La voile emporterait avec elle une sonde interstellaire photographiant de près des explantes avant la fin du XXIe siècle.
On se souvient qu’en 2016, pour célébrer le 55e anniversaire du vol de Youri Gagarine le 12 avril 1961, le milliardaire russe Youri Milner avait annoncé – avec le soutien de Stephen Hawking – qu’il lançait un projet de sonde interstellaire : le projet Breakthrough Starshot. Il s’agissait de commencer l’étude d’une nanovoile photonique propulsée par des faisceaux laser à destination des étoiles les plus proches du Soleil, dans le système d’Alpha du Centaure.
On sait que ce système stellaire est triple et qu’il existe des exoplanètes autour de Proxima Centauri, c’est-à-dire Alpha du Centaure C encore appelée α Centauri C. La sonde atteignant une fraction notable de la vitesse de la lumière aurait tout de même le temps de prendre des photos rapprochées de ces exoplanètes et de les renvoyer ensuite sur Terre. Rejoindre le système d’Alpha du Centaure ne prendrait qu’environ 20 ans à l’aide d’une voile photonique tractant une sonde de quelques grammes tout au plus et propulsée par des rayons laser envoyés depuis la Terre. Le principe est donc l’analogue de celui déjà expérimenté de la voile solaire, propulsée par les rayons du Soleil. Il ne faudrait pas loin de 80.000 ans avec une sonde propulsée initialement avec des moteurs fusées classiques pour franchir le gouffre d’environ 4 années-lumière séparant le système triple d’Alpha du Centaure du Système solaire.
Une voile photonique qui ne doit ni se déchirer ni fondre
Les études concernant la sonde et la voile qui l’emporterait vers les étoiles se sont poursuivies et deux papiers ont été récemment publiés proposant de modifier quelque peu le concept initial de voile photonique envisagé. Elle doit supporter la pression de radiation des faisceaux laser et ceux-ci doivent produire, dans le futur, pour assurer le succès de la mission interstellaire un flux d’énergie des millions de fois plus intense que celui du Soleil et que l’on a déjà utilisé pour des expériences comme celle de la voile solaire Ikaros (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun). Cette mission japonaise de la Jaxa, l’équivalent de la Nasa ou de l’ESA, a été lancée en 2010 et elle a été très réussie.
Or, la voile photonique qui doit supporter la pression des photons laser pendant 20 ans a une taille d’environ trois mètres pour une épaisseur mille fois plus fine que celle d’une feuille de papier.
Les chercheurs, auteurs de deux articles publiés dans Nano Letters, expliquent dans le premier qu’il faut que la voile photonique construite à partir d’une feuille ultrafine d’oxyde d’aluminium et de bisulfure de molybdène se gonfle sous le souffle de la lumière en adoptant la forme d’un parachute, plutôt que de rester plate comme le supposaient la plupart des recherches précédentes. La structure devrait être courbée de façon qu’elle soit presque aussi profonde que large pour supporter sans se déchirer une pression capable de produire une accélération des milliers de fois supérieure à celle de la gravité terrestre.
Dans un second article, les mêmes chercheurs se sont occupés du problème de la résistance à l’échauffement produit par un faisceau laser au moins un million de fois plus puissant que le Soleil. Même une faible fraction de l’énergie dissipée dans la voile, si elle l’absorbe, pourrait la conduire à chauffer au point de fondre.
Pour éviter cela, la voile devra en fait adopter une structure en forme de grillage avec des trous régulièrement espacés en rapport avec la longueur d’onde des photons laser.
Reste à fabriquer cette voile et à la tester avec des lasers pour vérifier si les calculs et les raisonnements des chercheurs sont corrects.
L’exploration interstellaire se concrétise avec ce matériau très prometteur
De la même manière que le vent gonfle les voiles du bateau, une voile photonique se propulse grâce à la pression exercée par la lumière. Voyager hors du Système solaire, qui ne serait plus qu’une banlieue de notre chère Planète, ne sera bientôt plus de la science-fiction mais une réalité. Comment ? Peut-être grâce à l’aérographie qui semble doté de propriétés adéquates pour concrétiser ce rêve. À partir de l’ISS, une telle voile solaire permettrait d’atteindre Mars en 60 jours de voyage et de s’échapper du Système solaire…
En route vers Alpha du Centaure
Ces deux propriétés en font un matériau idéal pour la conception de voiles photoniques : sa grande légèreté et sa capacité à absorber l’énergie des photons lui permettent d’accélérer de manière très efficace lorsqu’il est éclairé par la lumière. Cette lumière peut être celle d’un laser, comme dans le concept Breakthrough Starshot, ou simplement la lumière du Soleil comme dans cette étude.
Du fait de sa très faible densité, une voile sphérique de 5 mètres de rayon et de 0,1 mm d’épaisseur pourrait même emporter une charge utile de 55 grammes à une vitesse suffisante pour s’échapper du Système solaire.
https://www.space.com/8624-world-solar-sail-photographed-deep-space.html