L’armée américaine teste un panneau solaire dans l’espace

Science et technologie

mise à jour le 11/03/21

satellite

Une équipe de scientifiques des forces armées américaines a testé avec succès un panneau solaire dans l’espace. À grande échelle, ce dispositif pourrait fournir de l’énergie à n’importe quel endroit sur Terre. L’engin, appelé Photovoltaic Radio-Frequency Antenna Module (PRAM), a été mis en place au mois de mai 2020 par un drone spatial conçu par le Pentagone.

Une distribution d’énergie révolutionnaire

« L’avantage unique des satellites solaires par rapport à toute autre source d’énergie est cette transmissibilité mondiale. Vous pouvez envoyer de l’électricité à Chicago et une fraction de seconde plus tard, si vous en avez besoin, l’envoyer sur la place à Londres ou à Brasilia », explique Paul Jaffe, chercheur principal du PRAM au US Naval Research Laboratory. Mais surtout, dans l’espace, le spectre lumineux contient plus de bleu, ce qui rend les panneaux solaires spatiaux beaucoup plus puissants que les panneaux terrestres ; en effet, la lumière bleue se diffuse à l’entrée dans l’atmosphère (c’est d’ailleurs pourquoi le ciel nous apparaît bleu). « Nous recevons une tonne de lumière solaire supplémentaire dans l’espace juste à cause de cela ! », a déclaré Jaffe.

Pour le moment, le panneau d’environ 30 sur 30 centimètres est capable de produire près de 10 watts d’énergie, mais il n’a pas encore renvoyé d’énergie directement à la Terre. Selon l’équipe, la transmission de puissance par micro-ondes et ondes millimétriques peut en principe fonctionner, en particulier en combinant des panneaux PRAM de grande taille, de manière à obtenir un dispositif d’un kilomètre de large. La prochaine étape est donc d’agrandir le prototype de manière à recueillir davantage de lumière solaire.

Si le projet aboutit, il pourrait tout bonnement révolutionner la façon dont l’énergie est générée et distribuée aux coins les plus reculés du globe. Grâce à d’énormes antennes solaires spatiales de plusieurs kilomètres de large, il deviendrait possible de diffuser des micro-ondes, qui seraient ensuite converties en électricité, vers n’importe quelle partie de la planète, et à tout moment. Certaines projections suggèrent une production d’électricité de plusieurs gigawatts, soit suffisamment pour alimenter toute une ville.

Une mise en œuvre complexe

Reste à établir la viabilité économique du projet. Paul Jaffe est plutôt confiant sur ce point : « Construire du matériel pour l’espace coûte cher, mais ces coûts ont commencé à baisser au cours des dix dernières années », remarque-t-il. L’expert met par ailleurs en avant le fait qu’une installation comme celle-ci s’avère moins compliquée dans l’espace, notamment parce qu’elle est soumise à une force de gravité moindre. À noter qu’une centrale solaire spatiale de 5 GW pèserait près de 10 000 tonnes (soit environ 25 fois la masse de l’ISS [Station spatiale internationale] !)

La température à laquelle fonctionne le PRAM est un autre élément clé du projet. Comme l’explique Jaffe, à mesure qu’il se réchauffe, le dispositif est de moins en moins efficace. Or, l’avion X-37B sur lequel est aujourd’hui embarqué le module se trouve en orbite basse, cela signifie qu’il passe la moitié de chaque boucle (qu’il effectue en 90 minutes) dans l’obscurité, donc dans le froid. Mais les futures versions du PRAM adopteront sans doute une orbite géosynchrone, lors de laquelle l’appareil serait majoritairement exposé au Soleil. Les chercheurs ont donc mené une expérience consistant à maintenir le PRAM à une température élevée et constante, afin de prouver son efficacité s’il était positionné à 36 000 kilomètres de la Terre. Les résultats se sont avérés concluants : le système fonctionne même à haute température.

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