Les voiles solaires : l’avenir du transport spatial ?

Prévu pour être lancé à la fin de l’année 2014, le projet Sunjammer fait partie de ces nouveaux défis de l’ère spatiale, celui de la voile solaire. Largement pressenti comme l’avenir du transport spatial, ce système novateur s’apprête donc à connaître une première universelle. Zoom sur le procédé de la voile solaire à travers Sunjammer.

 

Voile solaire

Sunjammer Project, la plus grande voile solaire jamais construite

Depuis plusieurs années, l’idée d’utiliser le système de la voile solaire émerge chez une grande partie des ingénieurs en charge du développement des programmes spatiaux. Un nombre important de recherches et d’études en ce sens a été entrepris par les plus grandes administrations du secteur, toutes nations confondues. C’est ainsi que dans quelques mois, une première sera en passe d’être réalisée. À la fin de l’année 2014, le programme Sunjammer Project sera en effet mis en orbite. La principale particularité de ce projet tient du fait que la propulsion du dispositif sera assurée par l’énergie solaire, via l’utilisation d’une voile spécifique.

Cette mission particulière est initiée par Space X, une entreprise américaine dont la spécialité englobe le secteur de l’aéronautique ainsi que celui des vols spatiaux. Dans les grandes lignes, à travers Sunjammer Project, Space X prévoit de larguer dans l’espace sa voile solaire, déjà considérée comme la plus grande jamais construite de l’histoire. Les dimensions du dispositif sont effectivement importantes : avec une surface en toile de 1 207 mètres carrés, son poids n’est que de 32 kg. L’un des principaux objectifs de cette mission est de propulser la voile à plus de 3 millions de kilomètres de la planète, en ne faisant appel qu’à la seule énergie solaire.

Plus de trente ans de recherche

À un peu plus d’un an de son lancement, l’initiative Space X est très attendue par toute une communauté, constituée par de simples observateurs des voyages spatiaux comme d’éminents experts et ingénieurs. Il faut dire que les chercheurs et les scientifiques se penchent sur la question depuis près d’une trentaine d’années. Les problématiques consistaient en effet à trouver des solutions tournant autour de la propulsion des véhicules spatiaux : comment assurer des voyages sur des millions de kilomètres à travers l’espace ? Dans cette optique, l’un des points essentiels est axé sur le développement de véhicules dont la propulsion ne solliciterait aucune sinon très peu d’intervention humaine, lorsque l’appareil est en vol.

Une évidence est alors venue répondre à ces interrogations : développer un appareil spatial sans « moteur », qui, du même coup, n’aura pas besoin de « carburant ». Ces deux éléments étant considérés comme les plus lourds sur un véhicule spatial, celui-ci bénéficierait en outre d’une diminution importante de son poids. Après maintes recherches, la propulsion de l’appareil sera donc assurée par une voile solaire, tirant parti de la force exercée par les photons pour fournir une poussée. Depuis la moitié de la décennie 2000, les expériences sont lancées dans cette perspective. En 2005, le département In-Space Propulsion de la NASA a réalisé des essais de déploiement de 2 voiles solaires de 20 mètres de long dans la station Plum Brook du Glenn Research Center.

La voile solaire, l’avenir du transport spatial

La voile solaire tient d’un principe assez simple. C’est la lumière émise par le soleil qui permet au dispositif de fournir une poussée, sans la nécessité d’aucune autre source d’énergie. En premier lieu, la propulsion est précisément tirée des photons reçus à travers la lumière solaire : grâce à un phénomène de réflexion qui se produit sur la voile, une énergie est exercée sur celle-ci. Cette force est cependant infime pour chaque photon. De fait, il faut donc disposer d’une voile d’une dimension très importante afin de bénéficier d’une propulsion satisfaisante. Ensuite, les ions et les électrons du vent solaire, c’est-à-dire les particules de haute énergie, transmettent également leur part d’énergie sur la voile. La propulsion ainsi fournie peut lancer un appareil à une vitesse supérieure à 15 kilomètres à la seconde, comme en témoignent les essais déjà effectués.

Par rapport aux technologies utilisées actuellement sur les véhicules spatiaux, le principe de la voile solaire génère de multiples avantages. En raison du faible poids de la voile, la charge utile transportée par les futures navettes pourra par exemple être augmentée. Par ailleurs, la voile solaire ne nécessite le recours à aucune autre source d’énergie, donc l’utilisation de toute forme de carburant est désormais exclue. Enfin, le coût de production de ce type de voile est faible, ce qui est encore un atout. Deux difficultés majeures nécessitent pourtant davantage de recherches, aux yeux des ingénieurs. Elles concernent la fragilité de la voile ainsi que la faiblesse d’énergie dégagée par la lumière et le vent solaire lorsque l’appareil s’éloignera de cet astre. Néanmoins, au rythme où vont les recherches, des parades à ces inconvénients ne tarderont pas à se révéler.