Des voiles solaires aident un vaisseau spatial à atteindre Mars en 26 jours

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 — Simulation de la voile solaire de LightSail 2. Photo : *Planetary Society*

Un groupe de scientifiques étudie le potentiel d'utilisation d'un matériau aérographite pour fabriquer des voiles solaires qui pourraient voyager vers Mars et au-delà, a rapporté Interesting Engineering le 27 septembre. Les voiles solaires ont été testées pour la première fois dans l'espace par la mission LightSail 2 de la Planetary Society à but non lucratif, qui a élevé l'orbite d'un petit satellite CubeSat de 3,2 km, en utilisant uniquement la propulsion de photons, ou faisceaux de lumière du Soleil. Une recherche 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 l’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 section transversale de 104 mètres carrés. Ils ont mesuré la vitesse à laquelle la voile solaire pourrait atteindre Mars et l'espace interstellaire, connu sous le nom d'héliopause, le point à partir duquel l'influence du vent solaire ne peut plus être ressentie. Les chercheurs ont simulé deux itinéraires différents depuis la Terre, appelés transition directe vers l'extérieur et transition vers l'intérieur pour chaque vol.

La méthode de transition directe vers l'extérieur pour un voyage vers Mars et la limite de l'héliosphère implique le déploiement d'une voile solaire et le départ de l'orbite polaire autour de la Terre. Pour la méthode de transition vers l'intérieur, le vaisseau spatial à voile solaire serait transporté par une fusée conventionnelle jusqu'à un emplacement situé à 0,6 unité astronomique (UA) du Soleil. La voile solaire se déploiera alors et commencera son voyage vers Mars ou la frontière interstellaire.

L’équipe a découvert que la méthode de transition directe vers l’extérieur permettrait à un vaisseau spatial à voile solaire d’atteindre Mars en 26 jours. Le vaisseau spatial utilisant la méthode de transit vers l'intérieur atteindra la planète rouge dans 126 jours. Pour le voyage vers l'héliosphère, la méthode de transition vers l'intérieur prend 5,3 ans tandis que la méthode de transition vers l'extérieur prend 4,2 ans. La méthode de transition vers l'extérieur nécessite 103 jours de voyage avant le déploiement, mais atteint l'héliosphère plus rapidement du fait que la voile solaire atteint sa vitesse maximale en 300 jours. En utilisant la méthode prospective, il a fallu deux ans pour atteindre sa pleine vitesse.

La raison principale pour laquelle la voile solaire, dans la simulation des scientifiques, peut atteindre des endroits éloignés à grande vitesse est due au matériau aérographite. Avec une faible densité de 0,18 kg/m3, l'aérographite surpasse tous les matériaux de voile solaire conventionnels, a déclaré le chef d'équipe Julius Karlapp, assistant de recherche à l'Université de technologie 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 extrêmement élevée, les voiles solaires ne peuvent transporter que de très petites quantités de marchandises vers Mars ou l'espace lointain. Par exemple, la mission Breakthrough Starshot espère livrer une caméra ultralégère au système stellaire le plus proche, Alpha Centauri, d’ici 20 ans.

An Khang (selon Interesting Engineering )

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