Des efforts pour transmettre l'énergie solaire de l'espace à la Terre

Des chercheurs mènent des expériences pour générer de l’énergie solaire dans l’espace et la transmettre sans fil vers la Terre.

Simulation du satellite d'énergie solaire CASSIOPeiA de conception britannique. Photo : Space Solar — Simulation du satellite d'énergie solaire CASSIOPeiA de conception britannique. Photo : *Space Solar*

Ali Hajimiri, professeur de génie électrique au California Institute of Technology (Caltech), a passé une décennie à rechercher des moyens d'envoyer des cellules solaires dans l'espace et de transmettre de l'énergie vers la Terre, selon CNN . Cette année, Hajimiri et ses collègues ont franchi une nouvelle étape pour faire de la production d’énergie solaire spatiale une réalité. En janvier 2023, ils ont lancé Maple, un prototype de 30 centimètres de long équipé d'un émetteur flexible et ultraléger. Leur objectif est de collecter l’énergie du Soleil et de la transmettre sans fil dans l’espace. La quantité d’électricité collectée par l’équipe de recherche était suffisante pour allumer deux ampoules LED.

Cependant, l’objectif plus large des chercheurs est de voir si Maple peut transmettre de l’énergie vers la Terre. En mai 2023, l’équipe a décidé de mener une expérience pour découvrir ce qui se passerait. Sur un toit du campus de Caltech à Pasadena, en Californie, Hajimiri et plusieurs autres scientifiques ont pu capter le signal de Maple. L’énergie qu’ils ont détectée était trop faible pour être utile, mais ils ont réussi à transmettre de l’électricité sans fil depuis l’espace.

Produire de l’énergie solaire dans l’espace n’est pas une idée très compliquée. Les humains peuvent exploiter l’énorme énergie du Soleil dans l’espace. Il s’agit d’une source d’électricité disponible en permanence, insensible aux intempéries, à la couverture nuageuse, à l’heure de la nuit ou aux saisons. Il existe différentes idées pour y parvenir, mais la méthode fonctionne comme suit. Des satellites alimentés à l’énergie solaire et d’un diamètre supérieur à 1,6 km seront lancés sur des orbites à haute altitude. En raison de la taille massive des structures, elles sont constituées de centaines de milliers de modules plus petits produits en série, comme des briques Lego, assemblés dans l'espace par des machines robotisées automatisées.

Les panneaux solaires du satellite collecteront l'énergie solaire, la convertiront en micro-ondes et la transmettront sans fil à la Terre via un très grand émetteur de signaux, qui peut être transmis à un endroit spécifique sur le sol avec une grande précision. Les micro-ondes peuvent facilement traverser les nuages et les intempéries, atteignant l’antenne de réception sur Terre. Les micro-ondes sont ensuite reconverties en électricité et injectées dans le réseau.

L'antenne de réception mesure environ 6 km de diamètre et peut être construite sur terre ou en mer. Étant donné que ces structures en forme de grille sont presque transparentes, le terrain en dessous peut être utilisé pour des panneaux solaires, des fermes ou d’autres usages. Un satellite à énergie solaire dans l’espace pourrait fournir 2 gigawatts d’électricité, soit l’équivalent de deux centrales nucléaires de taille moyenne aux États-Unis.

L’un des principaux obstacles à cette technologie est le coût élevé de la mise en orbite de centrales électriques. Au cours de la dernière décennie, cela a commencé à changer lorsque des entreprises comme SpaceX et Blue Origin ont commencé à développer des fusées réutilisables. Les coûts de lancement sont aujourd’hui d’environ 1 500 dollars par kg, soit environ 30 fois moins que pendant l’ère de la navette spatiale au début des années 1980.

Les partisans de cette idée affirment que la production d’énergie solaire dans l’espace pourrait fournir une source d’énergie aux pays développés qui ont d’énormes besoins énergétiques mais manquent d’infrastructures. Cette source d’énergie pourrait également alimenter de nombreuses villes et villages isolés de l’Arctique, plongés dans l’obscurité totale pendant des mois chaque année, et soutenir les communautés qui perdent l’électricité en raison de catastrophes naturelles ou de conflits.

Bien qu’il reste encore un long chemin à parcourir entre le concept et la commercialisation, les gouvernements et les entreprises du monde entier estiment que l’énergie solaire spatiale peut répondre à la demande croissante d’électricité propre et contribuer à lutter contre la crise climatique. Aux États-Unis, le laboratoire de recherche de l'armée de l'air prévoit de lancer un petit véhicule d'essai appelé Arachne en 2025. Le laboratoire de recherche naval américain a lancé un module en mai 2020 sur un véhicule d'essai orbital pour tester le matériel de production d'énergie solaire dans des conditions spatiales. L'Académie chinoise des technologies spatiales vise à lancer un satellite à batterie solaire en orbite basse en 2028 et en orbite haute en 2030.

Le gouvernement britannique a mené une étude indépendante et a conclu que la production d’énergie solaire dans l’espace est techniquement réalisable avec des conceptions telles que CASSIOPeiA, un satellite de 1,7 km capable de fournir 2 gigawatts d’électricité. L’Union européenne a également développé le programme Solaris pour déterminer la faisabilité technique de l’énergie solaire dans l’espace.

En Californie, Hajimiri et ses collègues ont passé les six derniers mois à tester des prototypes afin de recueillir des données pour les conceptions de nouvelle génération. L'objectif ultime de Hajimiri est une série de voiles légères et flexibles qui peuvent être transportées, lancées et dépliées dans l'espace avec des milliards de pièces fonctionnant en parfaite synchronisation pour fournir de l'énergie là où elle est nécessaire.

An Khang (selon CNN )

Lien source