La première voile solaire LightSail est composée de quatre couches en Mylar. © Planetary Society

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Le Falcon Heavy va lancer une voile solaire dans l'espace

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Un satellite à voile, LightSail 2, sera lancé le 22 juin à bord du Falcon Heavy de SpaceX. Ce satellite a pour but de démontrer qu'il est capable de se déplacer dans l'espace grâce à l'énergie fournie par la lumière du Soleil.

Après LightSail en 2015, le LightSail 2 de la Planetary Society sera lancé en juin à bord du troisième vol d'un Falcon Heavy. Le lancement est actuellement prévu le 22 juin depuis le Centre spatial Kennedy de la Nasa. Lors de ce vol, le Falcon Heavy enverra 25 satellites sur trois orbites différentes, dans le cadre de la mission STP-2 (Space Test Program 2) de l'Usaf.

D'un poids de seulement cinq kilogrammes, LightSail 2 est composé d'un CubeSat 3 unités (3U) et d'une voile solaire de 32 mètres carrés lorsqu'elle sera déployée. LightSail 2 sera logé dans le satellite Prox-1, qui assurera son déploiement en orbite, environ sept jours après son lancement. LightSail 2 a pour but de démontrer la faisabilité d'utiliser une voile solaire pour la propulsion des CubeSats et des nanosatellites. Pour cela, il utilisera les photons du Soleil pour rejoindre l'orbite visée. On s'attend à ce qu'environ un mois après son déploiement, la poussée due aux photons du Soleil permettra à LightSail 2 de réhausser son orbite sur une distance suffisante pour être mesurée. Les données de cette démonstration seront partagées avec la Nasa qui a en projet NEA Scout, un nanosatellite (6U) doté d'une voile solaire de 85 mètres carrés qui sera lancée à destination d'un astéroïde à proximité de la Terre.

Utiliser l’énergie photonique du Soleil

Le principe de la voile solaire est plus simple qu'on ne le pense. Il est analogue à celui des voiles à vent mais ce sont les flux de photons solaires, et non les courants d'air, qui poussent le satellite. En « rebondissant » sur la voile qui agit comme un miroir, les radiations solaires exercent une poussée sur celle-ci. 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 la masse de la voile.

  • La voile solaire LightSail 2 de la Planetary Society sera lancée en juin 2019.
  • Elle a pour but de démontrer qu'il est possible de pousser un petit satellite.
Pour en savoir plus

La Planetary Society va lancer une première voile solaire

Article de Rémy Decourt, publié le 27/01/2015

Dix ans après la tentative ratée de lancer la première voile solaire, la Planetary Society réitère l'expérience. Elle prépare en effet le lancement de LightSail, en mai 2015, à bord d'un lanceur Atlas V depuis Cap Canaveral, en Floride. Objectif : voyager dans le Système solaire.

La Planetary Society est la plus grande association à but non lucratif qui s'intéresse à l'exploration spatiale. Elle est surtout connue pour ses programmes martiens et son lobbying auprès des décideurs pour accélérer l'exploration humaine de Mars. Mais elle fonde aussi beaucoup d'espoir dans la voile solaire. Après l'échec de Cosmos-1 en 2005, elle lance aujourd'hui son programme LightSail.

Celui-ci a la particularité d'être le premier projet privé de voile solaire entièrement financé par des fonds privés et des membres de la Planetary Society. La voile est constituée de quatre couches en Mylar, un polymère très fin, léger et réfléchissant. Elle est attachée à un petit satellite constitué de trois CubeSat mis bout à bout.

Tester le système de contrôle d'attitude

Le programme LightSail fonctionne par étapes et prévoit trois voiles solaires. La première sera lancée en mai et n'est pas conçue pour démontrer qu'il est possible de voyager entre les planètes. Elle a pour seul but de tester son système de contrôle d'attitude et d'étudier son comportement lors de la phase de déploiement et pendant les quelques jours qu'elle restera en orbite avant d'être contrainte d'effectuer une rentrée atmosphérique destructive.

Elle préfigure une voile solaire bien plus représentative d'un système opérationnel qui sera lancée en 2016 à bord de la version lourde du Falcon 9 à environ 720 kilomètres d'altitude. Cette seconde voile sera attachée au CubeSat Prox-1 et bénéficiera du retour d'expérience du vol d'essai de la première voile LightSail. Elle procèdera à une série de démonstrations complètes des capacités de la voile à s'orienter et à modifier son orbite.

Essai de déploiement de la voile LightSail. © Planetary Society

Le principe des voiles solaires est similaire à celui des voiles de bateaux, les photons solaires jouant le rôle du vent. Sur la voile qui agit comme un miroir, les radiations solaires y 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 surface par rapport à la masse du satellite.

Bien que très simple dans son principe et permettant une totale autonomie de navigation, ce mode de propulsion n'a jamais été utilisé dans les vols spatiaux. Cependant, certains satellites de télécommunications utilisent, pour leur contrôle d'attitude, la pression solaire sur des volets orientables situés à l'extrémité de leurs générateurs solaires.

Des voiles solaires pour des voyages lointains ?

Bien qu'aucun programme n'envisage aujourd'hui d'utiliser un tel système de propulsion, la Nasa en fait une technologie clé des prochaines étapes de l'exploration spatiale. Il est en effet tout à fait possible de l'envisager pour des missions interplanétaires et interstellaires, ou comme système de transport bon marché pour le transport de charges lourdes vers la Lune ou Mars.

Il faudrait choisir des trajectoires qui, au départ, se rapprochent du Soleil afin d'acquérir de la vitesse. C'est tout un système avec de nombreux facteurs interdépendants mais les spécialistes pourraient arriver, en théorie, à concrétiser des voyages énergétiquement très économiques, au prix sans doute de temps de transferts très longs, ce qui paraît peu adapté aux vols humains.

C'est également la seule technologie facilement maîtrisable qui pourrait permettre d'envoyer une sonde vers une étoile ou d'explorer les régions éloignées du Système solaire sans propergol.

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