Un satellite en orbite testant la faisabilité d'une technologie permettant de collecter et de transmettre l'énergie solaire à la Terre a terminé avec succès une mission d'un an.
Simulation du satellite Solar Space Power Demonstrator 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 appareils 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 sur une fusée Falcon 9 de SpaceX début janvier 2023, SSPD-1 réalisera trois expériences. Tout d’abord, l’expérience DOLCE (Deployable on-Orbit ultraLight Composite) examine la durabilité et l’efficacité des structures de cellules solaires ultralégères inspirées de l’origami. Pendant ce temps, l'expérience ALBA a testé 32 modèles de panneaux solaires pour déterminer lesquels seraient les mieux adaptés à l'espace. Dans le même temps, l'expérience MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit) a testé un émetteur micro-ondes pour renvoyer vers la Terre l'énergie solaire collectée en orbite.
Plus important encore, MAPLE a démontré pour la première fois que l’énergie solaire peut être collectée à l’aide de cellules photovoltaïques et transmise vers la Terre via des faisceaux de micro-ondes. Pendant huit mois, les membres de l’équipe SSPD-1 ont intentionnellement augmenté les tests de stress sur MAPLE, entraînant une diminution des capacités de transfert d’énergie. L’équipe a ensuite simulé le problème en laboratoire, déterminant que la cause réside dans des interactions électriques et thermiques complexes et dans l’affaiblissement des composants individuels du cluster.
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 utilisées dans les satellites et de nombreuses autres technologies spatiales coûtent aujourd’hui plus de dix fois plus cher à produire que les appareils utilisés au sol. Caltech explique que cela est en grande partie dû au coût de l’ajout d’un film cristallin protecteur appelé croissance par traction superficielle. Grâce à ALMA, les chercheurs ont déterminé que, bien qu’il s’agisse d’une conception prometteuse sur Terre, les cellules solaires à pérovskite présentent de grandes lacunes en termes de performances dans l’espace. Parallèlement, les batteries à l’arséniure de gallium fonctionnent de manière stable pendant de longues périodes, sans nécessiter de couches de film supplémentaires.
Pour DOLCE, l’équipe admet que tout ne s’est pas déroulé comme prévu. Bien que le plan initial prévoyait un déploiement sur 3 à 4 jours, DOLCE a rencontré de nombreux problèmes techniques tels que des câblages électriques et des pièces mécaniques défectueux. Cependant, les chercheurs ont cherché à résoudre le problème en utilisant des caméras satellites pour simuler le dysfonctionnement en laboratoire.
Mais même si le SSPD-1 s’avère être un succès, il faudra encore de nombreuses années avant que l’énergie solaire puisse être exploitée de manière efficace et abordable par satellite. Les estimations précédentes suggéraient que l’énergie solaire spatiale coûterait 1 à 2 dollars/kWh, alors que les coûts actuels aux États-Unis sont inférieurs à 0,17 dollar/kWh. Le coût des matériaux doit être considérablement réduit, mais ils doivent toujours être suffisamment solides pour résister au rayonnement solaire et à l’activité géomagnétique dans l’espace.
Il existe de nombreuses autres questions qui doivent être résolues avant que l’énergie solaire spatiale puisse contribuer à l’infrastructure énergétique durable de l’humanité. La quantité d’électricité transmise par SSPD-1 via des faisceaux de micro-ondes est minuscule par rapport aux besoins quotidiens, et une cellule solaire dans l’espace devrait mesurer des milliers de mètres de large. La question de la sécurité liée à la transmission de micro-ondes et de lasers puissants vers la Terre mérite également d’être prise en considération. L’équipe du SSPP travaille à résoudre tous les problèmes avant qu’une ferme solaire orbitale ne devienne réellement réalisable.
An Khang (selon Popsci )
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