Un satellite en orbite testant la faisabilité d'une technologie permettant de collecter et de transmettre l'énergie solaire vers la Terre a terminé avec succès une mission d'un an.
Simulation du satellite démonstrateur d'énergie solaire spatiale en orbite basse. Photo : Caltech
Selon le résumé de la mission annoncé par le California Institute of Technology (Caltech) le 16 janvier, les ingénieurs à l'origine du projet Solar Space Power Demonstrator (SSPD-1) ont évalué les trois dispositifs placés sur le prototype de satellite de 50 kg comme fonctionnant avec succès et estiment que le projet « ouvrira l'avenir à l'énergie solaire dans l'espace », selon Popular Science .
Lancé par une fusée SpaceX Falcon 9 début janvier 2023, SSPD-1 réalisera trois expériences. Tout d'abord, l'expérience DOLCE (Deployable on-Orbit ultraLight Composite) testera la durabilité et l'efficacité de structures de cellules solaires ultralégères inspirées de l'origami. Parallèlement, l'expérience ALBA testera 32 modèles de cellules solaires afin de déterminer ceux qui sont les mieux adaptés à l'espace. Enfin, l'expérience MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit) testera un émetteur micro-ondes permettant de renvoyer vers la Terre l'énergie solaire collectée en orbite.
Plus important encore, MAPLE a démontré pour la première fois que l'énergie solaire pouvait être captée à l'aide de cellules photovoltaïques et transmise à la Terre par des faisceaux de micro-ondes. Pendant huit mois, les membres de l'équipe SSPD-1 ont délibérément augmenté la contrainte sur MAPLE, ce qui a entraîné une diminution de sa capacité à transmettre de l'énergie. L'équipe a ensuite simulé le problème en laboratoire, déterminant que la cause résidait dans des interactions thermoélectriques complexes et l'affaiblissement de composants individuels au sein de l'amas.
Les résultats aident à affiner la conception de nombreux composants de MAPLE pour maximiser les performances à long terme, a déclaré Ali Hajimiri, codirecteur du Space Solar Power Project (SSPP) de Caltech et professeur de génie électrique et médical.
Les cellules solaires actuelles utilisées dans les satellites et autres technologies spatiales coûtent plus de dix fois plus cher à produire que leurs homologues terrestres. Caltech explique que cela est dû en grande partie au coût d'ajout d'une couche protectrice de film cristallin, appelée croissance en traction, à la couche externe. Grâce à ALMA, les chercheurs ont déterminé que, si les cellules solaires à pérovskite sont prometteuses sur Terre, leurs performances dans l'espace présentent d'importantes lacunes. Les cellules à l'arséniure de gallium, quant à elles, fonctionnent de manière fiable sur de longues périodes sans nécessiter de couche supplémentaire.
Pour DOLCE, l'équipe admet que tout ne s'est pas déroulé comme prévu. Bien que prévu initialement pour un déploiement de trois à quatre jours, DOLCE a rencontré plusieurs problèmes techniques, notamment des défauts de câblage et de composants mécaniques. Les chercheurs ont toutefois tenté de les résoudre en utilisant des caméras satellites pour simuler des dysfonctionnements en laboratoire.
Mais même si SSPD-1 réussit, il faudra encore des années avant que l'énergie solaire puisse être exploitée efficacement et à moindre coût par satellite. Selon les estimations précédentes, le coût de l'énergie solaire dans l'espace se situe entre 1 et 2 dollars/kWh, alors qu'il est actuellement inférieur à 0,17 dollar/kWh aux États-Unis. Le coût des matériaux devra baisser considérablement, mais ils devront rester suffisamment robustes pour résister au rayonnement solaire et à l'activité géomagnétique dans l'espace.
De nombreux autres problèmes doivent être résolus avant que l'énergie solaire spatiale puisse contribuer à une infrastructure énergétique durable pour l'humanité. La quantité d'énergie délivrée par SSPD-1 via des faisceaux micro-ondes est infime par rapport aux besoins quotidiens, et la cellule solaire spatiale devrait mesurer des milliers de mètres de large. La transmission de micro-ondes et de lasers puissants vers la Terre pose également d'importants problèmes de sécurité. L'équipe du SSPP s'efforce de résoudre tous ces problèmes avant qu'une ferme solaire orbitale ne devienne réalité.
An Khang (selon Popsci )
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