L’ESA revendique une preuve de concept pour les satellites solaires comme source d’énergie •

Une démonstration récente a prouvé la faisabilité du projet de l’Agence spatiale européenne (ESA) de transmettre de l’énergie à la Terre depuis l’espace, donnant à l’agence astro des munitions supplémentaires alors qu’elle se prépare à demander à son organe directeur plus d’argent pour financer la recherche sur l’énergie solaire.

L’initiative d’énergie solaire spatiale (SBSP) de l’ESA a créé un programme préparatoire appelé SOLARIS pour tester l’énergie solaire rayonnante des satellites vers la Terre via des micro-ondes. SOLARIS était l’effort de l’agence pour enquêter sur les technologies nécessaires à la réalisation de l’idée et sur la faisabilité de leur utilisation.

L’ESA a passé 2022 à travailler sur divers aspects de SOLARIS, notamment en publiant une paire d’analyses coûts/avantages et en organisant une journée de l’industrie avec des présentations de l’agence spatiale et de ses partenaires commerciaux, dont Airbus.

L’ESA a trouvé que le SBSP était faisable en tant que source d’énergie complémentaire aux énergies renouvelables terrestres. Et en septembre, Airbus a démontré qu’il pouvait utiliser des micro-ondes pour transmettre de l’énergie à une distance de 36 mètres (118 pieds), qu’il utilisait pour éclairer une ville miniature. Ce n’est pas exactement Alderaan, mais c’est un début.

La démonstration d’Airbus pourrait être précisément ce qui est nécessaire pour faire pencher la balance en faveur de plus d’argent pour le SBSP, si les ministres ne sont pas déjà convaincus.

“Maintenant que nous avons testé avec succès les briques clés d’un futur système d’énergie solaire spatial à petite échelle pour la première fois, nous sommes prêts à faire passer le Power Beaming au niveau supérieur”, a déclaré Yoann Thueux, chef du projet de recherche d’Airbus.

Bien que ces résultats soient encourageants, SOLARIS ne peut pas faire plus sans un financement supplémentaire du Conseil des ministres de l’ESA, qui organisera bientôt sa réunion annuelle au cours de laquelle il entend les demandes de trésorerie.

L’utilisation de panneaux solaires orbitaux pour transmettre de l’énergie à la Terre à l’aide de micro-ondes n’est pas un nouveau concept, que ce soit dans la fiction ou dans la réalité. La NASA a exploré l’idée, tout comme l’agence spatiale japonaise, la marine américaine, la UK Space Energy Initiative, des universités et des entreprises privées.

Jusqu’à présent, la Chine semble être le leader mondial du SBSP, ayant déjà testé les capacités d’un récepteur au sol utilisant des ballons flottant à des altitudes allant jusqu’à 300 mètres, et prévoit des tests à plus haute altitude.

Fantasy basée sur l’espace, ou quelque chose de plus ?

Il y a beaucoup de raisons pour lesquelles SBSP est excitant : il pourrait aider le monde à atteindre les objectifs nets zéro, est capable de fournir de l’électricité 24 heures sur 24, capte l’énergie solaire beaucoup plus efficacement car il se trouve à une altitude beaucoup plus élevée, et pourrait minimiser la quantité d’espace nécessaire pour récolter l’énergie par rapport aux panneaux solaires terrestres standard.

Mais l’ESA admet que les satellites d’énergie solaire basés dans l’espace ne sont pas actuellement réalisables. Les études précédentes de l’ESA et les efforts similaires d’autres agences “n’ont trouvé aucun obstacle technique majeur, mais des défis prohibitifs pour rendre le concept économiquement viable en raison des coûts de lancement élevés et des défis d’ingénierie”.

Prenez les satellites de collecte solaire, par exemple. Afin de les rendre suffisamment efficaces pour en valoir la peine, un seul satellite devrait se trouver quelque part dans le voisinage d’un kilomètre ou plus de diamètre. Il serait visible dans le ciel comme une petite lune – trop grosse pour être une station spatiale. Cela donnerait au satellite la capacité de transmettre environ 2 GW de puissance vers la Terre – la même quantité générée par une centrale nucléaire terrestre.

Mais comprenez ceci : pour capter cette quantité d’énergie, le récepteur au sol doit être dix fois plus grand. À titre de comparaison, le parc solaire de 2 GW de Pavagada en Inde occupe environ 53 kilomètres carrés.

Cependant, contrairement aux réseaux de panneaux solaires terrestres, le récepteur micro-ondes SBSP laisserait passer la lumière et l’eau de pluie. Cela signifie que les terres en dessous pourraient encore être potentiellement disponibles pour un usage agricole.

Mis à part les préoccupations au sol, il est peu probable que de tels satellites puissent être pratiquement construits avec la technologie d’aujourd’hui. Notant qu’il a fallu des dizaines de lancements pour construire la Station spatiale internationale, l’ESA a déclaré qu’il “aurait probablement besoin d’un ordre de grandeur de lancements supplémentaires pour assembler un satellite à énergie solaire qui pèse plusieurs milliers de tonnes”.

Plutôt que de considérer cela comme un signe que le SBSP est un gaspillage de financement de la recherche, l’ESA a déclaré que la recherche nécessaire serait une aubaine pour l’industrie spatiale au sens large.

“L’efficacité du photovoltaïque et de la conversion de puissance, la fabrication, l’assemblage et l’entretien en orbite, et les développements d’antennes déployables” seraient tous des effets secondaires sur le développement, a déclaré l’ESA.

Pour ceux qui craignent que ces efforts ne fournissent des lasers spatiaux qui déclenchent des incendies de forêt, ce n’est pas le cas. Les micro-ondes, note l’ESA, fonctionnent à une fréquence non ionisante qui ne causera pas de dommages cellulaires. Au-delà de cela, les modèles de micro-ondes conçus pour une utilisation SBSP ont une densité de puissance maximale d’environ 250 watts par mètre carré au centre du faisceau, tandis qu’une personne se tenant près de l’équateur terrestre à midi élevé serait dynamitée avec quatre fois cela.

Pourtant, ce n’est qu’une chose de plus selon l’ESA qui fera partie des nombreuses considérations et “tests supplémentaires” nécessaires pour amener l’agence au point où elle considère le SBSP comme quelque chose qui pourrait contribuer de manière significative aux objectifs d’énergie propre de l’Europe. “Ce n’est que si et quand ces conclusions sont atteintes qu’une proposition pourrait être faite pour passer à un projet de développement de SBSP”, a déclaré l’ESA.

En d’autres termes, ne commencez pas à regarder vers le ciel pour découvrir l’étoffe d’un essaim de Dyson en orbite autour de la Terre. ®