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 solaire britannique CASSIOPeiA. Photo : Space Solar
Ali Hajimiri, professeur de génie électrique au California Institute of Technology (Caltech), a passé dix ans à rechercher des moyens de lancer des cellules solaires dans l'espace et de renvoyer l'énergie vers la Terre, selon CNN . Cette année, Hajimiri et ses collègues ont franchi une nouvelle étape vers la concrétisation de la production d'énergie solaire dans l'espace. En janvier 2023, ils ont lancé Maple, un prototype de 30 centimètres de long équipé d'un émetteur flexible et ultra-léger. Leur objectif est de collecter l'énergie solaire et de la transmettre sans fil dans l'espace. La quantité d'électricité collectée par l'équipe était suffisante pour alimenter deux ampoules LED.
L'objectif plus large des chercheurs était cependant de voir si Maple pouvait renvoyer de l'énergie vers la Terre. En mai 2023, l'équipe a décidé de mener une expérience pour déterminer 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 détectée était trop faible pour être utile, mais ils avaient 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. L'homme pourrait exploiter l'énorme énergie du Soleil dans l'espace. C'est une source d'électricité disponible en permanence, indépendamment des intempéries, de la couverture nuageuse, de l'heure de la nuit ou de la saison. Il existe de nombreuses idées pour y parvenir, mais voici comment cela fonctionne. Des satellites solaires de plus d'un kilomètre de diamètre sont lancés sur des orbites à haute altitude. En raison de leur taille imposante, ces structures sont constituées de centaines de milliers de modules plus petits, produits en série, comme des briques Lego, qui sont assemblés dans l'espace par des robots automatisés.
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 de signaux, capable de transmettre un signal précis à un endroit précis au sol. Les micro-ondes peuvent facilement traverser les nuages et les intempéries, et atteindre l'antenne de réception terrestre. Elles sont ensuite reconverties en électricité et injectées dans le réseau électrique.
Les antennes de réception mesurent environ 6 kilomètres de diamètre et peuvent être installées sur terre ou en mer. Grâce à leur structure en grille quasi transparente, le sol sous-jacent peut être utilisé pour des panneaux solaires, des fermes ou d'autres usages. Un seul satellite de captage solaire dans l'espace pourrait produire 2 gigawatts d'électricité, soit l'équivalent de deux centrales nucléaires de taille moyenne aux États-Unis.
Le principal obstacle à cette technologie était le coût élevé de la mise en orbite de centrales électriques. La situation a commencé à évoluer au cours de la dernière décennie, avec le développement de fusées réutilisables par des entreprises comme SpaceX et Blue Origin. Les coûts de lancement avoisinent désormais les 1 500 dollars par kilogramme, soit environ 30 fois moins qu'à l'époque des navettes spatiales, au début des années 1980.
Les partisans de cette idée affirment que l'énergie solaire spatiale pourrait alimenter les pays développés qui ont d'énormes besoins énergétiques mais manquent d'infrastructures. Elle pourrait également desservir les nombreuses villes et villages isolés de l'Arctique, plongés dans le noir total pendant des mois chaque année, et aider les communautés privées d'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 sont convaincus que l'énergie solaire spatiale peut répondre à la demande croissante d'électricité propre et contribuer à la lutte contre la crise climatique. Aux États-Unis, le laboratoire de recherche de l'armée de l'air prévoit de lancer un petit véhicule expérimental baptisé Arachne en 2025. Le laboratoire de recherche navale américain a lancé un module en mai 2020 sur un véhicule d'essai orbital afin de tester le matériel de production d'énergie solaire en 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 conclu que la production d'énergie solaire dans l'espace est techniquement réalisable grâce à des concepts tels que CASSIOPeiA, un satellite de 1,7 km capable de produire 2 gigawatts d'électricité. L'Union européenne développe également le programme Solaris afin de déterminer la faisabilité technique de l'énergie solaire dans l'espace.
En Californie, Hajimiri et son équipe ont passé les six derniers mois à tester des prototypes sous contrainte afin de recueillir des données pour les conceptions de nouvelle génération. L'objectif ultime d'Hajimiri est de concevoir une série de voiles flexibles et légères, transportables, larguées et dépliables dans l'espace, avec des milliards de composants fonctionnant en parfaite synchronisation pour fournir l'énergie là où elle est nécessaire.
An Khang (selon CNN )
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