Une équipe de scientifiques a simulé un voyage vers Mars et l'espace interstellaire à l'aide d'une voile solaire en aérographite avec des résultats impressionnants.
Simulation de la voile solaire de LightSail 2. Photo : Planetary Society
Une équipe de scientifiques étudie le potentiel de l'aérographite pour fabriquer des voiles solaires capables de voyager jusqu'à Mars et au-delà, a rapporté Interesting Engineering le 27 septembre. La voile solaire a été testée pour la première fois dans l'espace par la mission LightSail 2 de l'association à but non lucratif Planetary Society, qui a élevé l'orbite d'un petit satellite CubeSat de 3,2 km, grâce à la seule propulsion de photons, ou faisceaux lumineux du Soleil. L'étude, publiée dans la revue Acta Astronautica, détaille comment les scientifiques ont simulé des vols vers Mars et l'espace interstellaire à l'aide de voiles solaires en aérographite.
Dans le cadre de cette étude, l'équipe à l'origine du projet a simulé la vitesse d'une voile solaire en aérographite. Ils ont simulé un vaisseau spatial à voile solaire d'une masse d'un kilogramme, composé de 720 grammes d'aérographite, et d'une surface de section transversale de 104 mètres carrés. Ils ont mesuré la vitesse à laquelle la voile solaire pourrait atteindre Mars et l'espace interstellaire, appelé héliopause, le point où l'influence du vent solaire cesse de se faire sentir. Pour chaque vol, les chercheurs ont simulé deux itinéraires différents depuis la Terre, appelés transition directe vers l'extérieur et transition vers l'intérieur.
La méthode de transfert direct vers l'extérieur pour un voyage vers Mars et la limite de l'héliosphère consiste à déployer la voile solaire et à la lancer depuis une orbite polaire autour de la Terre. Pour le transfert vers l'intérieur, le vaisseau spatial à voile solaire serait transporté par une fusée conventionnelle jusqu'à une distance de 0,6 unité astronomique (UA) du Soleil. La voile solaire se déploierait alors et entamerait son voyage vers Mars ou la limite interstellaire.
L'équipe a découvert que la méthode de transition directe vers l'extérieur permettrait à la voile solaire d'atteindre Mars en 26 jours. Une sonde utilisant la méthode de transition vers l'intérieur atteindrait la planète rouge en 126 jours. Pour atteindre l'héliosphère, la méthode de transition vers l'intérieur prendrait 5,3 ans, tandis que la méthode de transition vers l'extérieur prendrait 4,2 ans. La méthode de transition vers l'extérieur nécessite 103 jours de voyage avant le déploiement, mais atteint l'héliosphère plus rapidement car la voile solaire atteint sa vitesse maximale en 300 jours. Avec la méthode de transition vers l'extérieur, il lui faudrait deux ans pour atteindre sa vitesse maximale.
Si la voile solaire simulée par les scientifiques peut atteindre des endroits reculés à grande vitesse, c'est en grande partie grâce à l'aérographite. Avec une faible densité de 0,18 kg/m³, l'aérographite surpasse tous les matériaux conventionnels pour voiles solaires, a déclaré le chef d'équipe Julius Karlapp, assistant de recherche à l'Université technique de Dresde.
« Par exemple, comparée au Mylar, sa densité est bien inférieure. Si l'on suppose que la poussée d'une voile solaire dépend directement de sa masse, on obtient une poussée bien supérieure. Outre l'avantage d'accélération, les propriétés mécaniques de l'aérographite sont très intéressantes », explique Karlapp.
Malgré leur vitesse élevée, les voiles solaires ne peuvent transporter que de très petites charges utiles vers Mars ou l'espace lointain. La mission Breakthrough Starshot, par exemple, espère envoyer des caméras ultralégères vers le système stellaire le plus proche, Alpha du Centaure, d'ici 20 ans.
An Khang (selon Interesting Engineering )
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