L'endroit où vous pouvez voyager dans l'espace dépend de la quantité de propulseur que vous avez à bord de votre fusée et de l'efficacité avec laquelle vous pouvez l'utiliser. Vous avez juste besoin de les attraper.
Et en ce moment, le nouveau vaisseau spatial LightSail 2 de la Planetary Society teste à quel point cela fonctionnera.
Les voiles solaires sont une idée ingénieuse à laquelle Johannes Kepler a pensé pour la première fois dans les années 1600, car il imaginait que les voiles et les navires pouvaient être adaptés aux voyages dans l'espace. Bien sûr, il ne comprenait pas encore complètement la physique impliquée.
Mais avec des découvertes majeures en physique des particules et en mécanique quantique au début du 20e siècle, les scientifiques ont réalisé que la lumière elle-même pouvait agir comme un vent qui souffle une voile dans l'espace.
Bien que les photons n'aient pas de masse, ils peuvent donner une impulsion lorsqu'ils rebondissent sur une surface hautement réfléchissante - c'est une voile légère. Ce n'est pas beaucoup, mais dans le vide de l'espace, il n'y a pas de résistance à l'air pour ralentir la voile. Avec suffisamment de photons et suffisamment de temps, une voile légère peut accélérer à des vitesses incroyablement élevées.
En utilisant une fusée chimique, vous pourriez convertir toute la masse de l'Univers observable en carburant de fusée et vous n'obtiendrez pas un petit vaisseau spatial allant plus vite que 0,2% de la vitesse de la lumière. Mais une voile légère peut théoriquement vous amener à des vitesses relativistes, voyageant d'étoile en étoile dans une vie humaine.
Étant donné que le propulseur libre illimité provient du Soleil et que des vitesses énormes sont possibles, pourquoi n'y a-t-il pas des voiles solaires partout?
Bonne question.
C’est une question qui préoccupe la Planetary Society depuis des années maintenant, et ils ont finalement lancé une véritable voile solaire pour essayer de comprendre comment ils fonctionnent réellement.
En 2005, ils ont essayé de lancer la première voile solaire au monde, Cosmos 1, mais une panne de fusée l'a détruite. Puis ils ont repris le travail, développant LightSail 1, qui a été lancé en 2015 et ont testé avec succès leur déploiement de voile solaire dans l'espace.
Et enfin, en 2019, la Planetary Society était prête à essayer de naviguer dans l'espace.
Le 25 juin 2019, un SpaceX Falcon Heavy a décollé de Cape Canaveral en Floride, transportant 24 vaisseaux spatiaux pour la mission STP-2 de l'US Air Force. C'était la troisième fois que le Falcon Heavy était lancé, et nous espérions tous qu'il réussirait à atteindre son stade intermédiaire. Euh, pas tellement, c'est toujours sur la liste des choses à faire. Mais ce n'est pas le sujet de cette vidéo.
Quoi qu'il en soit, en plus des mystérieux satellites de l'Air Force, Falcon Heavy transportait le LightSail 2 de la Planetary Society à bord de son vaisseau spatial Prox-1, qu'il a lancé à une altitude de 720 kilomètres.
Puis le 23 juillet 2019, le vaisseau spatial a déployé sa voile solaire.
Il a ouvert ses panneaux solaires articulés, puis a déroulé quatre bômes de voile de type ruban à mesurer, déroulant ses 4 voiles triangulaires, déployant 32 mètres carrés de surface de voile.
Il est important de noter que ce vaisseau spatial est minuscule, avec un poids de seulement 5 kg ou 11 livres, environ la taille d'une miche de pain.
Alors qu'il tourne autour de la Terre, le vaisseau spatial fait pivoter ses voiles vers et hors du soleil, chaque période élevant son orbite de quelques centaines de mètres par jour.
Cela semble génial, malheureusement, LightSail 2 n'a pas les systèmes de contrôle à bord pour contrôler son angle suffisamment soigneusement pour rester en orbite indéfiniment.
Bien qu'il élève son orbite d'un côté de la Terre de plusieurs centaines de mètres par jour, il ne peut pas incliner les voiles avec suffisamment de précision pour éviter de baisser son orbite de l'autre côté de la planète. Il finira par pénétrer dans l'atmosphère terrestre et brûler.
Mais j'espère que les ingénieurs de la Planetary Society auront enfin appris à quel point une voile solaire peut être pratique pour l'exploration spatiale.
Il est toujours en orbite et renvoie de superbes photos de notre planète d'origine.
Avec le LightSail 2 de la Planetary Society envoyant des données à domicile, enseignant aux contrôleurs de mission à naviguer dans l'espace, ces leçons seront précieuses pour les futures missions qui pourraient utiliser cette technologie comme véritable méthode de propulsion.
Une mission en préparation est le Near-Earth Asteroid Scout de la NASA, ou NEA Scout. Cette mission Cubesat pourrait voler comme charge utile secondaire avec le premier test du système de lancement spatial de la NASA, la mission EM-1 sans équipage, qui pourrait être lancée dès juin 2020.
Après son déploiement à partir de la capsule Orion, NEA Scout déploierait ses voiles solaires, deux fois la taille de LightSail 2, puis passerait deux ans à voyager vers un astéroïde proche de la Terre pour l'étudier de près.
Nous ne connaissons pas encore la cible, mais une destination potentielle pourrait être un objet proche de la Terre 1991 VG, qui a été découvert en 1991 peu de temps avant qu'il ne passe à peu près à la distance de la Terre à la Lune. Et puis il est revenu en août 2017. Nous voulons garder un œil sur ce rocher en tant que menace potentielle, mais aussi un trésor de métaux et de minéraux qui pourrait aider à soutenir l'exploration future du système solaire.
Une autre mission qui pourrait utiliser une voile solaire est le kitesurf surdimensionné du Japon pour l'exploration et l'astronautique dans le système solaire externe ou OKEANOS. Ce serait une mission pour les astéroïdes troyens, qui sont situés aux points L4 et L5 Sun-Jupiter Lagrange.
C’est un endroit idéal pour étudier les astéroïdes car Jupiter et la gravité du Soleil en ont piégé un grand nombre en un seul endroit, et une mission peut facilement échantillonner de nombreux astéroïdes différents.
OKEANOS disposerait d'une voile solaire hybride, recouverte de panneaux solaires qu'elle utiliserait également pour alimenter en électricité ses instruments et son moteur ionique.
Le Japon a été l'un des premiers pays à tester une voile solaire, avec sa mission IKAROS qui a été déployée en 2010, et a finalement gagné des centaines de mètres par seconde de vitesse en utilisant la voile solaire.
OKEANOS pourrait même venir avec un atterrisseur. Grâce à leur expérience avec Hayabusa2 et l'astéroïde Ryugu, la JAXA a appris énormément sur l'atterrissage et la collecte d'échantillons de minuscules astéroïdes.
Si tout se passe bien, OKEANOS lancera au milieu des années 2020 à bord d'un lanceur H-IIA, utilisant plusieurs aides à la gravité pour faire le voyage jusqu'à Jupiter. Et si la mission est vraiment réussie, elle pourrait même ramener un échantillon d'un astéroïde troyen à la maison.
La NASA envisage même d'ajouter une voile solaire à la passerelle lunaire de l'espace profond. Lors d'un événement de planification spécial pour la passerelle de l'espace profond en 2017, des membres de l'Agence spatiale canadienne ont présenté le concept d'une voile solaire qui pourrait être ajoutée à la station. La lumière continue du Soleil fournirait une poussée constante que la station pourrait utiliser pour maintenir son orbite sans propulsion. Tenue sur un bras robotisé canadien - quoi d'autre - une voile solaire de 50 mètres carrés pourrait économiser à la station 9 kg d'hydrazine par an, ce qui est coûteux à transporter de la Terre à la Lune.
Une mission que vous connaissez probablement est le concept Breakthrough Starshot. Au lieu d'utiliser la lumière du soleil comme propulsion, Breakthrough Starshot espère utiliser des lasers puissants qui accéléreront de minuscules satellites à des vitesses interstellaires.
Ce pourrait être le premier vaisseau spatial à envoyer des images à la maison d'un autre système stellaire. Nous avons fait un épisode entier à ce sujet et une autre mission de voile laser plus lourde appelée Project Dragonfly.
Malheureusement, il a fallu plus de temps aux agences spatiales pour incorporer des voiles solaires dans leurs missions que je ne l'aurais souhaité. C'est compréhensible, ils sont compliqués et fragiles et nécessitent une orientation précise. Il est logique que les planificateurs de mission utilisent des fusées chimiques éprouvées ou des moteurs ioniques efficaces pour propulser leur vaisseau spatial à travers le système solaire.
Mais à mesure que de plus en plus de voiles solaires seront lancées et testées, les ingénieurs deviendront plus confiants quant aux meilleures façons de les utiliser dans le cadre d'une mission. Je peux imaginer un avenir où presque toutes les missions auront une voile solaire de secours à bord, juste au cas où quelque chose tournerait mal avec le moteur principal.
J'ai toujours été fasciné par la possibilité de naviguer à l'énergie solaire, et j'ai regardé chaque découverte et j'ai avancé avec enthousiasme. Je suis vraiment content que la Planetary Society soit arrivée aussi loin avec ses tests. Ils ont fait toute la mission pour 7 millions de dollars, financés par les membres de la Planetary Society, des particuliers et une campagne Kickstart. Si vous souhaitez soutenir cette mission et les futures missions pour aider à explorer le système solaire, rendez-vous sur planetary.org pour en savoir plus.
