Exploiter Hélios : La Science derrière la Révolution du Voile Solaire de la NASA

Voile du Solar Cruiser de la NASA

La NASA développe une technologie de voile solaire pour l’exploration spatiale. Ce système de propulsion innovant, alimenté par la lumière solaire réfléchie sur sa surface, a récemment atteint un nouveau niveau de préparation, le rendant adapté pour les futures missions scientifiques. Les voiles solaires offrent une méthode de propulsion sans carburant et respectueuse de l’environnement, capable de propulser des missions à faible masse vers des orbites inédites et des planètes lointaines. Crédit : NASA

La NASA est pionnière dans la technologie de voile solaire pour l’exploration spatiale, offrant un système de propulsion écologique qui exploite la lumière du soleil. Cette avancée permet des missions potentielles pour étudier les conditions météorologiques spatiales, explorer les pôles du Soleil et s’aventurer plus près de Vénus et de Mercure.

Dans sa jeunesse, le technologue de la NASA Les Johnson était captivé par le roman de 1974 « L’œil du mote de Dieu », de Jerry Pournelle et Larry Niven, dans lequel un vaisseau spatial alien propulsé par des voiles solaires rend visite à l’humanité. Aujourd’hui, Johnson et une équipe de la NASA se préparent à tester une technologie similaire.

La NASA continue de dévoiler des plans pour la technologie de voile solaire en tant que méthode prometteuse de transport dans l’espace lointain. L’agence a franchi une étape technologique clé en janvier avec le déploiement réussi de l’un des quatre quadrants de voile solaire identiques. Le déploiement a été présenté le 30 janvier chez (nom de l’entreprise) à Longmont, Colorado.

Le Centre Spatial du Marshall de la NASA à Huntsville, Alabama, dirige l’équipe de voile solaire, composée de l’entrepreneur principal Redwire, qui a développé les mécanismes de déploiement et les mâts de près de 100 pieds de long, et du sous-traitant NeXolve, de Huntsville, qui a fourni la membrane de voile. En plus de diriger le projet, le Marshall a développé les algorithmes nécessaires pour contrôler et naviguer avec la voile lorsqu’elle vole dans l’espace.

Quadrant de voile solaire déployé

La NASA et ses partenaires industriels ont utilisé deux mâts composites légers de 100 pieds pour déployer le quadrant de voile de 4 300 pieds carrés pour la première fois le 13 octobre 2022 au Centre Spatial du Marshall, en faisant ainsi le plus grand quadrant de voile solaire jamais déployé à ce moment-là. Le 30 janvier 2024, la NASA a franchi une étape technologique clé chez (nom de l’entreprise) à Longmont, Colorado, avec le déploiement réussi de l’un des quatre quadrants de voile solaire identiques. Crédit : NASA

Technologie des Voiles Solaires et Ses Avancées

Le concept derrière la voile solaire est simple mais révolutionnaire. Elle fonctionne en exploitant la réflexion de la lumière du soleil pour la propulsion, de la même manière que le vent propulse un voilier. Alors que seulement un quart de la voile a été déployé chez (nom de l’entreprise), la voile complète mesurera 17 780 pieds carrés une fois entièrement déployée, avec une épaisseur de moins d’un cheveu humain à 2,5 microns. La voile est faite d’un matériau polymère recouvert d’aluminium.

La Direction des Missions Scientifiques de la NASA a récemment financé la technologie de voile solaire pour atteindre un nouveau niveau de préparation technologique, ou TRL 6, ce qui signifie qu’elle est prête pour des propositions à bord de missions scientifiques.

“Il s’agissait d’une dernière étape majeure au sol avant qu’elle soit prête à être proposée pour des missions spatiales”, a déclaré Johnson, qui travaille sur la technologie de voile depuis environ 25 ans au Marshall. “La prochaine étape consiste pour les scientifiques à proposer l’utilisation de voiles solaires dans leurs missions. Nous avons atteint notre objectif et montré que nous sommes prêts à voler.”

Une voile solaire voyageant dans l’espace profond présente de nombreux avantages potentiels pour les missions utilisant la technologie, car elle ne nécessite aucun carburant, offrant des performances propulsives très élevées avec très peu de masse. Ce système de propulsion en espace est bien adapté pour les missions à faible masse dans des orbites nouvelles.

Une voile solaire atteint cela en réfléchissant la lumière du soleil – plus la voile est grande, plus elle peut fournir de poussée.”

“Une voile solaire atteint cela en réfléchissant la lumière du soleil – plus la voile est grande, plus elle peut fournir de poussée.”

— Les Johnson, technologue de la NASA

Applications Futures et Avantages Environnementaux

Certaines missions d’intérêt utilisant la technologie de voile solaire incluent l’étude des conditions météorologiques spatiales et de leurs effets sur la Terre, ou pour des études avancées des pôles nord et sud du Soleil. Cette dernière a été limitée car la propulsion nécessaire pour mettre un vaisseau spatial en orbite polaire autour du soleil est très élevée et simplement inenvisageable avec la plupart des systèmes de propulsion disponibles aujourd’hui. La propulsion à voile solaire est également possible pour améliorer les futures missions vers Vénus ou Mercure, compte tenu de leur proximité avec le Soleil et de la poussée accrue qu’une voile solaire pourrait obtenir sous un ensoleillement plus intense là-bas.

Les Johnson et Leslie McNutt

Les technologues du Centre Spatial du Marshall de la NASA, Les Johnson et Leslie McNutt, chez (nom de l’entreprise) le 30 janvier 2024, suite à un test de déploiement réussi de la voile solaire. La NASA a franchi une étape technologique clé chez (nom de l’entreprise) à Longmont, Colorado, avec le déploiement réussi de l’un des quatre quadrants de voile solaire identiques. Crédit : Redwire Space

De plus, c’est le système de propulsion vert ultime, a déclaré Johnson – tant que le soleil brille, la voile aura de la propulsion. Là où la lumière du soleil est moindre, il envisage un futur où des lasers pourraient être utilisés pour accélérer les voiles solaires à haute vitesse, les poussant hors du système solaire et au-delà, peut-être même vers une autre étoile. “Dans le futur, nous pourrions placer de grands lasers dans l’espace qui dirigeraient leurs faisceaux sur les voiles lorsqu’ils quittent le système solaire, les accélérant à des vitesses de plus en plus élevées, jusqu’à ce qu’ils soient assez rapides pour atteindre une autre étoile en un laps de temps raisonnable.”