La plus grande voile solaire sera lancée par SpaceX

Fin 2014, SpaceX doit lancer lors d’un même vol pour le compte de la Nasa le satellite climatique DSCOVR et Sunjammer, la plus grande voile solaire jamais déployée dans l’espace. Elle pourrait servir de moyen de propulsion dans diverses missions, par exemple pour le transport de différentes charges utiles entre planètes, ou encore au positionnement de satellites dans l’espace.

Essai de déploiement de la voile Sunjammer avant qu'elle ne soit pliée de façon méticuleuse, afin d'éviter qu'elle se froisse au moment de son ouverture dans l'espace. © Nasa

 

La Nasa va lancer la plus grande voile solaire jamais construite, dans le cadre du Sunjammer Project. D’une superficie de 1.207 m² (37 m de côté environ), elle est sept fois plus grande que toutes les autres testées dans l'espace. Pourtant, elle pèse seulement 32 kg ! Son lancement peut être envisagé grâce au succès de la voile solaire NanoSail-D, lancée en 2011, et qui a constitué un test de la technique de déploiement qu'utilisera Sunjammer.

Elle sera lancée comme passager secondaire avec le satellite climatique DSCOVR (Deep Space Climate Observatory) de la Nasa par un lanceur Falcon 9 de SpaceX, en novembre 2014. Ce satellite, une initiative d’Al Gore du début des années 2000 pour sensibiliser le grand public à l'avenir de la Terre, observera en continu la planète de façon à mesurer son albédo et à analyser le cycle des nuages. Il fournira également en direct sur Internet la vue de la face éclairée de la planète. Le satellite DSCOVR sera lancé au point de Lagrange 1 à 1,5 million de km de la Terre.

Aujourd'hui, aucun projet en développement ne prévoit d'utiliser une voile solaire comme moyen de propulsion. © Olivier Boisard, U3P

Quant à Sunjammer, elle s'en ira encore plus loin. Il est prévu qu'elle voyage jusqu’à plus de trois millions de kilomètres de la Terre, pour rejoindre sa position, poussée par la seule force desphotons émis par le Soleil. Cette mission de démonstration a pour but de prouver que la propulsion solaire peut être utilisée pour des missions bon marché. La Nasa souhaite donc se faire une idée précise de l’efficacité de ce type de propulsion, avant de réfléchir à de nouveaux projets. Pendant son vol, des essais de contrôle de comportement, de stabilité et de récupération de trajectoire sont prévus ainsi qu’une séquence de navigation de précision. Sunjammer embarquera également des instruments de météorologie spatiale.

Des idées qui ne manquent pas pour cette voile solaire

Le principe des voiles solaires est analogue à celui des voiles à vent, mais ce sont les flux de photons solaires, et non les courants d’air, qui la poussent. 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).

Malgré cette très faible poussée, celle de Sunjammer est estimée à 0,01 newton, et étant donné que dans l'espace, ce n’est pas tant la force qui compte, mais la durée de l’application de cette force, pour peu que l'on ne recherche pas la vitesse, il est possible de l'utiliser à des fins opérationnelles. Il faut évidemment choisir des trajectoires qui se rapprochent du Soleil, afin d'acquérir de la vitesse.

Positionner des satellites et transférer des charges utiles avec Sunjammer

Les missions de la voile solaire seront diverses. On citera en exemple des satellites d’alertes avancées (météorologie spatiale, activité du Soleil, surveillance du ciel) que l’on positionnera dans l'espace, ou tout simplement des satellites stationnés au-dessus des pôles pour la retransmission de signaux radio. Les satellites classiques n’arrivent pas à assurer la liaison avec les pôles.

À plus long terme, un voyage de la Terre vers Mars est possible. Une voile solaire pourrait être utilisée pour le transfert de charges utiles entre les deux planètes, mais également amener des objets lourds vers les planètes géantes du Système solaire. Certains ont aussi l'idée d'envoyer un satellite à destination d’une étoile proche du Soleil.

Enfin, l’idée d’utiliser Sunjammer pour désorbiter des satellites en fin de vie, voire de débarrasser l’orbite basse de débris encombrants, n’apparaît pas encore comme une solution d’avenir réaliste.