Le Caltech lance un démonstrateur de production d’énergie solaire dans l’espace

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La mission Transporter-6 a été lancée avec succès à 6h55 PT le 3 janvier 2023. C’est l’information que le Space Solar Power Project (SSPP) de la California Institute of Technology (Caltech) a annoncé en ce début d’année, marquant une étape majeur dans ce projet qui vise à développer la production solaire dans l’espace.

« L’énergie solaire spatiale offre un moyen d’exploiter l’offre pratiquement illimitée d’énergie solaire dans l’espace, où l’énergie est constamment disponible sans être soumise aux cycles du jour et de la nuit, des saisons et de la couverture nuageuse », rappelle le Caltech dans une récente publication.

Baptisé Space Solar Power Demonstrator (SSPD), le prototype, désormais en orbite, testera plusieurs composants clés du SSPP. Lancé en 2013 avec un financement en mécénat de 100 millions de dollars (92,4 millions d’euros), le projet futuriste entend déployer une constellation de vaisseaux spatiaux modulaires pour collecter la lumière du soleil, la transformer en électricité et transmettre cette dernière vers la Terre via une technologie sans fil.

Le prototype spatial et ses missions

Le prototype SSPD pèse 50 kilogrammes et a pour mission de mener trois expériences principales, chacune destinée à tester une technologie clé du projet. Concrètement le projet vise à approfondir et mettre en application des recherches sur le photovoltaïque, les structures ultra-légères et le transfert de puissance sans fil. Caltech les décrit ainsi :

  • ALBA : une collection de 32 types de cellules photovoltaïques (PV) différentes, pour permettre une évaluation de l’efficacité des différentes cellules dans l’environnement éprouvant de l’espace ;
  • DOLCE (Deployable on-Orbit ultraLight Composite Experiment) : une structure mesurant 6 pieds sur 6 pieds (1,8 sur 1,8 mètres) qui servira à valider l’architecture, le schéma d’emballage et les mécanismes de déploiement du vaisseau spatial modulaire qui constituerait éventuellement une constellation kilométrique formant une centrale électrique ;
  • MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment) : un réseau d’émetteurs de puissance micro-ondes légers et flexibles avec un contrôle précis de la synchronisation concentrant la puissance de manière sélective sur deux récepteurs différents pour démontrer la transmission de puissance sans fil à distance dans l’espace.

 

La feuille d’antenne prototype pour le réseau d’émetteurs de puissance qui démontre la flexibilité de l’unité. Chaque carré orange sur la tuile jaune est une antenne qui doit être pilotée par un seul émetteur.

Image : Lance Hayashida/Caltech

Le SSPD est aussi équipé d’un boîtier électronique qui s’interface avec l’ordinateur de l’équipe pour contrôler et documenter les trois expériences. Les chercheurs affirment que certains éléments du test pourront être effectués rapidement. « Nous prévoyons de commander le déploiement de DOLCE dans les jours suivant l’accès au SSPD de Momentus. Nous devrions savoir tout de suite si DOLCE fonctionne », se réjouit Sergio Pellegrino, professeur d’aérospatiale Joyce et Kent Kresa de Caltech et professeur de génie civil et co-directeur du SSPP.

Pour l’ALBA, qui concerne la technologie solaire, un test réussi fournira une évaluation des cellules photovoltaïques qui fonctionnent avec une efficacité et une résilience maximales.

Des innovations appliquées pour le PV spatial et sur Terre

Si les différentes missions (et leurs résultats) dans l’espace sont exposées à de nombreux risques inhérents à la nature expérimentale du projet, l’équipe du Caltech est toutefois satisfaite du lancement du prototype à date.

« Peu importe ce qui se passe, ce prototype est un grand pas en avant, a déclaré Ali Hajimiri, professeur Bren de génie électrique et de génie médical à Caltech et codirecteur du SSPP. Il fonctionne ici sur Terre et a passé les étapes rigoureuses requises pour tout ce qui est lancé dans l’espace. Il existe encore de nombreux risques, mais le fait d’avoir traversé tout le processus nous a appris de précieuses leçons. Nous pensons que les expériences dans l’espace nous fourniront de nombreuses informations qui s’avèreront utiles pour la suite du projet. »

L’équipe du SSPP a en effet dû imaginer et créer de nouvelles technologies, architectures, matériaux et structures pour mettre en place un système capable de produire de l’énergie solaire tout en étant suffisamment léger et rentable pour un déploiement en masse et suffisamment solide pour résister à l’environnement spatial.

Chaque technologie pourra être incorporée dans de nouvelles recherches par la suite. « DOLCE présente une nouvelle architecture pour les engins spatiaux à énergie solaire et les réseaux d’antennes phasées. Il exploite la dernière génération de matériaux composites ultrafins pour atteindre une efficacité et une flexibilité d’emballage sans précédent. Avec les nouvelles avancées sur lesquelles nous avons déjà commencé à travailler, nous prévoyons des applications pour une variété de futures missions spatiales », souligne par exemple Sergio Pellegrino.

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