Les voiles solaires diffractives, représentées dans cette illustration conceptuelle, pourraient permettre des missions dans des endroits difficiles d’accès, comme les orbites au-dessus des pôles du Soleil. Crédit : MacKenzi Martin.
La NASA veut investir 2 millions de dollars sur deux ans pour faire avancer le développement d’un nouveau concept de voile solaire, appelé voile lumineuse diffractive. Grâce à ces voiles diffractives, la NASA pourrait potentiellement propulser une constellation d’engins spatiaux scientifiques en orbite autour des pôles du Soleil, ce qui est difficile à réaliser avec la propulsion conventionnelle des engins spatiaux.
De la même manière qu’un voilier utilise le vent pour avancer, les voiles solaires utilisent la pression exercée par la lumière du soleil pour propulser un véhicule dans l’espace.
De grandes voiles composées d’un matériau réfléchissant comme le Mylar captent l’élan des photons du Soleil. Les photons rebondissent sur la voile et l’envoient dans la direction opposée.
Tests de matériaux et nouveaux schémas de navigation
Cependant, comme le souligne la NASA, les conceptions de voiles solaires existantes reposent sur des voiles très grandes et très fines. Elles sont également limitées par la direction de la lumière du soleil – en d’autres termes, il est difficile de naviguer sans sacrifier l’énergie solaire.
En revanche, les voiles lumineuses diffractives utiliseraient de petits réseaux intégrés dans des films minces pour diffracter la lumière, c’est-à-dire l’étaler lorsqu’elle passe par une ouverture étroite. Cela permettrait à un vaisseau spatial d’utiliser plus efficacement la lumière du soleil sans renoncer à la manœuvrabilité.
« La voile solaire diffractive est une version moderne de la vision des voiles lumineuses, vieille de plusieurs décennies. Si cette technologie peut améliorer une multitude d’architectures de mission, elle est prête à avoir un impact considérable sur les besoins de la communauté héliophysique en matière de capacités d’observation solaire uniques », a déclaré dans un communiqué le chef de projet Amber Dubill, du laboratoire de physique appliquée de l’université Johns Hopkins. « Grâce à l’expertise combinée de notre équipe en matière d’optique, d’aérospatiale, de voile solaire traditionnelle et de métamatériaux, nous espérons permettre aux scientifiques de voir le Soleil comme jamais auparavant. »
Le projet de voile solaire diffractive fait partie du programme NIAC (Innovative Advanced Concepts) de la NASA. Le dernier tour de financement fait partie de l’avancement du projet vers la phase III du NIAC. Jusqu’à présent, l’équipe d’Amber Dubill a conçu et testé différents types de matériaux pour voiles diffractives. Elle a également conçu de nouveaux schémas de navigation et de contrôle pour une éventuelle mission de voile lumineuse diffractive en orbite autour des pôles du Soleil.
La voile solaire, une techno exploitée ailleurs
Grâce à ce nouveau financement, les chercheurs travailleront à l’optimisation du matériau de la voile et effectueront des tests au sol, en vue d’une éventuelle mission de démonstration.
Bien qu’elle finance le concept de voile lumineuse diffractive, la NASA a déjà prévu d’autres missions de voile solaire. Lorsque le vol d’essai sans équipage Artemis I vers la Lune sera lancé plus tard dans l’année, il emportera avec lui le NEA Scout – un petit vaisseau spatial propulsé par la technologie de la voile solaire, conçu pour visiter les astéroïdes proches de la Terre. Pour atteindre l’astéroïde 2020 GE, NEA Scout déploiera une voile solaire, démontrant ainsi le bon fonctionnement de cette technologie dans l’espace lointain.
Entre-temps, fin 2022, l’Advanced Composite Solar Sail System de la NASA déploiera une voile solaire à partir d’un CubeSat. Ensuite, en 2025, le Solar Cruiser utilisera la lumière du soleil pour se diriger vers le Soleil.
Des entités non gouvernementales développent également cette technologie. En 2019, l’organisation à but non lucratif Planetary Society, basée aux États-Unis, a lancé LightSail 2, un engin spatial actuellement exploité dans le cadre d’une mission prolongée pour faire progresser la technologie de la voile solaire.
Source : ZDNet.com