Voiles solaires : tout savoir et actualités

solar sail

Des millions de voiles solaires pour faire baisser la température sur Terre ?

— Actualités du 15 septembre 2019 —

Imaginons que d’ici quelques dizaines d’années ou peut être une centaine d’années le réchauffement climatique rend la Terre pratiquement invivable. L’humanité est incapable de recapturer tout le carbone émis pendant des siècles d’industrialisation. On peut alors imaginer qu’elle envisage des solutions extrêmes, au risque de à jouer à quitte ou double avec sa survie. C’est une de ces solution qu’a tenté d’imaginer l’astronome américain Roger Angel en 2006. Le principe de base de son idée est plutôt simple, il faut refroidir la Terre par tous les moyens. Le plus facile est de limiter la quantité de lumière qui nous arrive du soleil.

D’après l’astronome américain, il faudrait bloquer 1,8% de la lumière qui nous parvient pour contrebalancer le réchauffement dû à un doublement du CO2 atmosphérique. Le meilleur moyen d’y parvenir serait de déployer des millions de petites voiles solaires semi-transparente au niveau du point de Lagrange L1 du système soleil-Terre. Cela coûterait évidemment une somme astronomique et l’ensemble serait difficile à maintenir en place à cause de la pression de rayonnement du soleil. Mais l’humanité pourrait ainsi avoir un siècle ou deux de répit.

Cette solution permettrait de limiter le réchauffement climatique mais ne changerait rien aux effets chimiques de la présence accrue de CO2 dans l’atmosphère. C’est donc un pansement et un pari hasardeux, car personne ne sait exactement quels autres effets aurait une limitation de l’arrivée de lumière solaire sur Terre. Cela pourrait dérégler un certain nombre de processus climatiques ou biologiques de manière incontrôlée. Le mieux est donc de n’avoir jamais à faire ce pari pour sauver l’humanité.



crew dragon first flight



La voile solaire LightSail manoeuvre dans l’espace sans carburant

— Actualités du 1er septembre 2019 —

La voile solaire LightSail est un petit CubeSat développé par la Planetary Society. Il a été lancé le 25 juin 2019 par une fusée Falcon Heavy de SpaceX. Son objectif est de démontrer qu’on peut réaliser des manoeuvres en orbite à la seule force du vent solaire. Le 23 juillet, le petit satellite est parvenu à déployer une voile de 32 mètres carrés à l’aide de quatre mâts télescopique. Il a procédé avec succès à des manoeuvres pour modifier son orbite au cours du mois suivant. L’objectif était d’augmenter son apogée sans utiliser de carburant.

Pour y parvenir, la voile solaire a changé de position à chaque demi-heure. Au plus proche du soleil, il expose sa voile solaire de front et engrange une toute petite accélération grâce à la pression du rayonnement du soleil. Arrivé de l’autre côté de la Terre, la voile solaire pivote de 90 degrés et la voile solaire finit son orbite avec une exposition minimale à la pression du rayonnement du soleil. En répétant l’opération des centaines de fois, LightSail est parvenu à modifier son orbite de deux kilomètres environ. Ce n’est pas beaucoup mais il faut se rappeler que ces manoeuvres se font sans aucun moteur. C’est essentiellement une démonstration technique.

Grâce à ce succès, les voiles solaires intéresseront peut-être de nouveaux acteurs pour maintenir les satellites en orbite. Il n’est pas possible de réaliser toutes les manoeuvres imaginables grâce à elles mais le fait de ne pas devoir dépenser d’ergols reste un argument très séduisant. LightSail va rentrer dans l’atmosphère d’ici un an.

Les voiles solaire pourraient être une solution efficace pour nettoyer l’orbite géostationnaire

— Actualités du 28 mai 2019 —

Les voiles solaires peuvent servir à manoeuvrer en orbite. On peut donc imaginer les voir naviguer jusqu’à un ou plusieurs débris spatiaux pour les capturer. Dans ce genre de situation, l’avantage d’une voile solaire est que sa forme lui permet d’augmenter beaucoup sa traînée atmosphérique, ce qui permet d’accélérer le processus de destruction des débris spatiaux collectés. L’université de Surrey située au Royaume-Uni travaille sur un petit CubeSat pour prouver cela. Ce CubeSat déploiera une voile solaire de 25 mètres carrés pour démontrer sa capacité à manoeuvrer sans carburant. En fin de mission, cette voile solaire permettra au CubeSat de se déorbiter plus rapidement.

Les voiles solaires peuvent aussi contribuer à nettoyer les débris en orbite géostationnaire. Dans ce cas, l’atmosphère terrestre est trop éloignée pour permettre une désorbitation efficace. A la place, on peut emmener les satellites un peu plus haut pour libérer de la place dans la ceinture géostationnaire. Un petit CubeSat de 50 kg équipé d’une voile solaire de 800 mètres carrés devrait pouvoir manoeuvrer efficacement des débris spatiaux jusqu’à une tonne.

L’avantage d’un tel système est qu’il est réutilisable de nombreuses fois. La pression de la radiation solaire peut fournir un delta V presque infini pour ce type de manoeuvre. Une petite quantité de voiles solaires pourrait donc s’occuper efficacement de la maintenance de l’orbite géostationnaire, qui est très importante pour les télécommunications. Les débris spatiaux ne sont pas détruits, ils sont placés sur une orbite parking. Cette stratégie pourrait être testée rapidement.

Image by Andrzej Mirecki [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Sources

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