Transmettre l'énergie de l'espace vers la Terre, un pas en avant pour l'humanité

Mesurer les civilisations dans l'univers

En cosmologie , l'échelle de Kardashev est une méthode de mesure du niveau de développement d'une civilisation. Bien que théorique, elle décrit une évolution de la civilisation liée à l'utilisation de l'énergie.

En conséquence, la civilisation cosmique fondamentale est divisée en trois niveaux. La civilisation de niveau I est capable d'exploiter et d'utiliser les ressources énergétiques d'une planète. La civilisation de niveau II est capable d'exploiter et d'utiliser les ressources énergétiques d'une étoile (comme notre Soleil) ou d'autres objets du système solaire.

Simulation de la stature de trois types de civilisations selon l'échelle de Kardashev. Photo : Wiki

Une civilisation de niveau III est beaucoup plus avancée, où une civilisation est capable d'exploiter et d'utiliser l'énergie d'une galaxie entière, comme dans les films de science-fiction sur les guerres intergalactiques ou les guerres intergalactiques.

Ainsi, si l'on compare les trois niveaux mentionnés ci-dessus, la civilisation humaine se situe au niveau I, lorsqu'elle exploite uniquement l'énergie disponible à la surface de la Terre. Cependant, les progrès récents de l'espace et des sciences spatiales montrent que nous commençons à évoluer vers une civilisation spatiale de niveau II, lorsque nous envisageons d'exploiter l'énergie ou d'autres ressources provenant d'objets spatiaux.

Et cette année, l'équipe du professeur de génie électrique Ali Hajimir à l'Institut de technologie de Californie (Caltech, en Californie, États-Unis) a fait un pas de plus vers un projet visant à produire de l'énergie solaire dans l'espace et à la transmettre à la Terre, un petit pas qui, s'il réussit, montrerait que l'humanité pourrait entrer dans une civilisation spatiale de niveau II.

Simulation du satellite solaire britannique CASSIOPeiA. L'énergie solaire captée depuis l'espace sera dirigée vers un point précis de la surface terrestre. Photo : Space Solar

Comment obtenir de l’énergie à partir de l’espace ?

Hajimir, professeur de génie électrique, a passé dix ans à rechercher des moyens de lancer des cellules solaires dans l'espace et de renvoyer l'énergie vers la Terre. En janvier, son équipe a lancé Maple, un prototype solaire spatial de 30 centimètres de long équipé d'un émetteur ultraléger et flexible. Cet émetteur est conçu pour capter l'énergie du Soleil et la transmettre sans fil dans l'espace. L'électricité produite est suffisante pour alimenter deux lampes LED.

Mais les chercheurs ont un objectif à long terme : voir si Maple peut transmettre cette énergie vers la Terre. En mai, l’équipe a décidé de mener une expérience pour voir ce qui se passerait. Sur le toit du campus de Caltech à Pasadena, en Californie, Hajimiri et d’autres scientifiques ont capté le signal de Maple. Bien que la quantité d’énergie détectée soit trop faible pour être utile, ils ont tout de même réussi à transmettre de l’énergie sans fil depuis l’espace.

En fait, l'idée de produire de l'énergie solaire dans l'espace existe depuis 1941, année où l'écrivain de science-fiction Isaac Asimov l'a décrite dans une nouvelle. Au cours des décennies qui ont suivi, des pays comme les États-Unis, la Chine et le Japon ont exploré cette idée, mais ont largement abandonné au fil des ans.

Fondamentalement, la production d’énergie solaire dans l’espace signifie que les humains sur Terre peuvent exploiter l’énorme énergie du Soleil dans l’espace, où la lumière est constamment disponible, sans être affectée par des conditions météorologiques défavorables telles que la couverture nuageuse, l’heure de la nuit ou les saisons.

Les idées pour y parvenir sont diverses, mais l'idée générale est la suivante : des satellites solaires de plus d'un mile de diamètre seraient lancés sur des orbites à haute altitude. Du fait de leur taille imposante, ces satellites seraient constitués de centaines de milliers de modules plus petits. Des robots autonomes assembleraient ensuite les satellites dans l'espace, comme des « blocs de construction Lego », explique Martin Soltau, PDG de Space Solar, basé au Royaume-Uni.

Les panneaux solaires du satellite capteront l'énergie solaire, la convertiront en micro-ondes et la transmettront sans fil à la Terre via un très grand émetteur capable d'atteindre des points précis au sol. Les micro-ondes peuvent facilement traverser les nuages et les intempéries, et atteindre une antenne de réception maillée sur Terre, où elles seront converties en électricité et injectées dans le réseau électrique, a expliqué Soltau.

Les micro-ondes traversent facilement les nuages et les intempéries pour atteindre une antenne de réception terrestre. Elles sont ensuite reconverties en électricité et injectées dans le réseau électrique. Image : ESA

Mesurant environ 6 kilomètres de diamètre, les antennes de réception peuvent être installées sur terre ou en mer. Grâce à la quasi-transparence de ces structures en grille, le terrain sous-jacent peut être utilisé pour des panneaux solaires, des exploitations agricoles ou d'autres activités.

Un potentiel énorme et des défis énormes

Selon les estimations des scientifiques, un satellite de collecte d'énergie solaire dans l'espace pourrait fournir jusqu'à 2 gigawatts d'électricité, soit presque l'équivalent de la capacité de deux centrales nucléaires moyennes aux États-Unis.

Cependant, cette technologie se heurte à un obstacle majeur : le coût d'installation d'une centrale électrique en orbite est très élevé. Underwood, professeur britannique, a déclaré à CNN que la technologie de l'énergie spatiale n'était « pas de la science-fiction », mais que le principal obstacle était le coût exorbitant de la mise en orbite d'une centrale électrique.

La situation a toutefois commencé à changer au cours de la dernière décennie, avec le développement de fusées réutilisables par des entreprises aérospatiales comme SpaceX et Blue Origin. Les coûts de lancement sont aujourd'hui d'environ 1 500 dollars par kilogramme, soit environ 30 fois moins qu'à l'époque des navettes spatiales, au début des années 1980.

Si elle se concrétise, l'idée de produire de l'énergie solaire dans l'espace pourrait constituer une source d'énergie considérable pour les pays développés ayant d'importants besoins en électricité mais manquant d'infrastructures. Elle pourrait également desservir les villes et villages reculés de l'Arctique, plongés dans le noir total pendant des mois chaque année, ainsi que les communautés privées d'électricité en raison de catastrophes naturelles ou de conflits.

Bien qu’il existe encore un écart important entre le concept et la commercialisation, de nombreux pays et entreprises à travers le monde estiment que l’énergie solaire spatiale peut répondre à la demande croissante d’électricité propre, tout en contribuant à faire face à l’aggravation actuelle de la crise climatique.

Simulation d'un satellite solaire dans l'espace. Photo : ESA

En mai 2020, le Laboratoire de recherche navale américain a également lancé un module sur un véhicule d'essai orbital afin de tester le matériel de production d'énergie solaire en conditions spatiales. Par ailleurs, le Laboratoire de recherche de l'US Air Force prévoit de lancer un petit véhicule d'essai appelé Arachne en 2025. L'Académie chinoise des technologies spatiales vise également à lancer un satellite à batterie solaire en orbite basse en 2028 et en orbite haute en 2030.

Par ailleurs, l'Union européenne développe le programme Solaris afin de déterminer la faisabilité technique de la production d'énergie solaire dans l'espace. Parallèlement, le Royaume-Uni a mené une étude indépendante et conclu que la production d'énergie solaire dans l'espace est techniquement réalisable, avec des modèles tels que le satellite CASSIOPeiA (1,7 km de long, capable de fournir 2 gigawatts d'électricité).

Quant à l'équipe de Hajimiri en Californie, lui et ses collègues ont passé les six derniers mois à tester des prototypes sous contrainte afin de recueillir des données pour la prochaine génération de conceptions. L'objectif ultime de Hajimiri est de concevoir une série de voiles légères et flexibles, pouvant être enroulées, lancées et dépliées dans l'espace, avec des milliards de composants fonctionnant en parfaite synchronisation pour fournir l'énergie là où elle est nécessaire.

Source: https://www.congluan.vn/truyen-nang-luong-tu-khong-gian-ve-trai-dat-buoc-tien-moi-cua-nen-van-minh-nhan-loai-post279006.html