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Le Japon lance une voile solaire

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Prévu lundi dernier, le lancement de la sonde Akatsuki à destination de Vénus et du démonstrateur de voile solaire Ikaros a été reporté. Le lanceur H-IIA de l'Agence spatiale japonaise (Jaxa) devrait décoller du Centre spatial de Tanegashima dans la nuit de jeudi à vendredi. Akatsuki doit atteindre Vénus en décembre 2010 et Ikaros est prévu pour fonctionner au moins 6 mois.

Principe de déploiement de la voile solaire Ikaros. Crédit Jaxa

Pour la Jaxa, ce démonstrateur de voile solaire doit permettre de tester le système de déploiement de la voile et démontrer la faisabilité d'un engin spatial propulsé par la seule force de la pression de radiation de la lumière du Soleil. Le matériau utilisé pour la voile (la membrane) présente l'avantage d'accepter des cellules solaires souples en silicium amorphe, ce qui offre une source d'énergie importante. Lorsqu'elle sera déployée, cette voile sera large d'environ 20 mètres. Pour s'ouvrir, Ikaros utilisera la force centrifuge en tournant sur elle-même 25 fois par minute, ce qui déploiera les bras. La membrane ne sera relâchée que lorsque les vibrations de ces supports se seront amorties.

Si ce démonstrateur réussit, la Jaxa envisage d'envoyer une sonde hybride vers Jupiter utilisant une propulsion classique et une voile solaire. Reste que la route est longue avant de disposer d'un système opérationnel. La Nasa a bien utilisé avec succès la pression de la lumière solaire pour modifier la trajectoire de la sonde Messenger mais aucun engin ne l'utilise comme mode de propulsion principal. On signalera que certains satellites de télécommunications profitent, pour leur contrôle d'attitude, de la pression solaire sur des volets orientables situés à l'extrémité de leurs générateurs solaires.

Comme nous l'explique un spécialiste de ces questions à l'Estec, le Centre de technique de l'Esa, il faudrait en effet disposer de surfaces de plusieurs centaines de mètres carrés pour accélérer sensiblement un satellite de quelques centaines de kilogrammes. Pour avancer dans la mise d'un point d'un tel système, la Jaxa devra réduire de moitié l'épaisseur de la voile. Cependant on se heurte pour le moment à une limite technologique : réaliser une membrane suffisamment résistante qui ne se déchire pas lors du déploiement ou des manœuvres.

Des voiles solaires pour voyager loin à faible coût

Le principe des voiles solaires est analogue à celui des voiles à vent à la différence que la force vient du flux de photons solaires. En touchant la voile qui agit comme un miroir, les radiations solaires exercent une poussée. La pression solaire est très faible et diminue proportionnellement au carré de la distance au Soleil. Mais elle agit en permanence. Autrement dit, il faut maximiser le rapport S/m (surface par rapport à la masse du satellite) mais rapidement la masse du satellite devient équivalente à la masse de la voile.

Bien qu'aucun programme ne prévoit un tel système de propulsion, il est tout à fait possible de l'envisager pour des missions interplanétaires, interstellaires ou comme système de transport bon marché pour le transport de charges lourdes vers la Lune ou Mars.

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