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La NASA testera un nouveau type de voile solaire l’année prochaine

Représentation d'une voile solaire en orbite autour de la Terre. Crédits : NASA

La NASA a annoncé son intention de tester un nouveau système de voile solaire composite au milieu de l’année prochaine, déployé à partir d’un CubSat. La mission affinera les technologies associées à ces structures qui représentent l’avenir des moyens de propulsion efficaces à faible coût.

Qu’est-ce qu’une voile solaire ?

Le principe de la voile solaire repose sur l’idée d’utiliser les rayonnements du Soleil (photons) pour assurer la propulsion d’une sonde, comme pourrait le faire un voilier s’appuyant sur la force du vent. À plus long terme, ce moyen de propulsion pourrait nous permettre de parcourir de plus longues distances dans l’espace tout en économisant de l’énergie. Il pourrait également allonger la durée des missions en complément les moyens de propulsion chimiques actuels limités par la quantité de carburant disponible.

De telles structures ont déjà été testées par le passé, plus récemment dans le cadre de la mission LightSail 2, développée par la Planetary Society. Placé à environ 720 km d’altitude, le petit CubSat (10 × 10 × 30 cm) a en effet déployé avec succès sa voile solaire de trente-deux mètres carrés en juillet 2019.

La NASA compte libérer une autre de ces voiles dans l’espace dès l’année prochaine. Ce nouveau système, baptisé ACS3, est en cours de développement depuis 2018 par la société NanoAvionics.

Cette nouvelle mission se basera sur le déploiement d’une voile “à flèche composite” plus légère et durable susceptible d’économiser de la masse et donc les coûts des futurs lancements. La voile sera de forme carrée. Entièrement déployée, elle couvrira environ 36 mètres carrés et sera soutenue par quatre bômes. D’après la NASA, la même technologie pourrait également supporter des voiles faisant environ la taille d’un terrain de basket (un peu plus de 400 mètres carrés).

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Illustration d’une voile solaire en train de se déployer pour soutenir un vaisseau. Crédits : NASA

Des “bômes” légères, flexibles et résistantes

Des travaux sont également en cours au Langley Research Center de la NASA pour développer des systèmes de déploiement de grands systèmes, comme les voiles solaires, sur de petits satellites comme les CubSat, souvent pas plus gros qu’un grille-pain.

La NASA a déclaré que les bômes de cette prochaine mission, qui fonctionnent un peu comme la bôme d’un voilier qui se connecte à son mât et maintient la voile tendue, seront fabriquées à partir d’un matériau polymère renforcé de fibre de carbone, ce qui les rendra 75 % plus légères que celles en métal standard.

D’après la NASA, ce matériau composite pourra être enroulé pour permettre un rangement compact, mais restera solide une fois déroulé. Il sera également beaucoup plus résistant au gauchissement induit par la chaleur.

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Les trois images ci-dessus témoignent de la légèreté, de la flexibilité et la rigidité de ce matériau composite. Crédits : NASA

Les objectifs de la mission seront de démontrer le déploiement réussi de ces bômes composites, tout comme celui de la voile en orbite basse. Il s’agira naturellement d’évaluer l’efficacité de la forme et du design de la structure, mais aussi de caractériser les différences de poussée durant les changements progressifs d’orbite. Ces données pourront ensuite éclairer les chercheurs sur la conception de systèmes plus grands et plus complexes.