La prochaine énorme voile solaire de la NASA (vidéo)

Naviguer dans l’espace n’est pas chose facile. Il n’y a pas d’air, d’eau ou de terre pour pousser votre vaisseau spatial dans une direction. Les fusées à base de carburant et l’aide de la gravité ont été nos meilleurs outils depuis plus de cinquante ans. Mais en 2014, la NASA espère lancer une voile solaire de 1200 mètres carrés, la troisième à atteindre l’espace et de loin la plus grande.

Ce n’est pas un moteur à distorsion, mais la voile solaire pourrait envoyer des satellites dans de nouvelles orbite ou même vers une autre étoile.

La mission, inspirée de science-fiction, est nommée Sunjammer d’après l’histoire courte de Arthur C. Clarke (1964 – qui conte les aventures d’un voilier solaire à travers le système solaire) et portera les cendres du créateur de Star Trek, Gene Roddenberry et de son épouse vers une orbite gravitationnellement équilibrée entre la Terre et le Soleil, le point L1 de Lagrange, là où la gravité de la Terre et du Soleil s’annule.

Représentation des forces de gravité exercées par les différents astres et de L1 à L5, les points de Lagrange. Deuxième image : le point vers représente l’orbite d’un objet au point de Lagrange L1.

La voile du Sunjammer fait sept fois la taille de l’IKAROS de l’Agence d’exploration aérospatiale japonaise (JAXA), la plus grande voile à avoir été lancée dans l’espace avec succès à ce jour.

Après le déploiement, la surface réfléchissante de la voile solaire récoltera les rayons du soleil, un peu comme un bateau à voiles en haute mer, en utilisant uniquement des photons au lieu de l’air.  Afin de maximiser le rapport poussée-poids,  la NASA et la société privée californienne L‘Garde, ont fabriqué un mince film de cinq microns d’épaisseur (environ l’épaisseur d’un globule rouge), pour une voile totale de 30 kg. Arrimée pour le lancement, la voile tient dans un espace de la taille d’un lave-vaisselle.

Cependant, même si la voile est ultramince et légère, sa puissance de poussée sera vraiment très faible. La NASA prévoit que le Sunjammer ne produira pas plus de 0,01 newtons de poussée, soit 1 gr (1 Newton = 1 kg-m/s^{^2).}

Ci-dessous : la voile du Sunjammer.

Ce n’est pas une brève et puissante poussée qui importe pour les voiles solaires, c’est l’accélération globale au fil du temps. La puissance de la lumière du soleil est telle que les ingénieurs de la NASA ont dû compenser la pression solaire lors du calcul de trajectoires.

Et comme l’indique un ancien rapport de la NASA, une voile solaire hypothétique lancée près du soleil, en 2010, accumulerait suffisamment de vitesse pour dépasser la sonde Voyager (actuellement à la bordure de notre système solaire) en 2018, aller aussi loin en huit ans, que Voyager en 41 ans. Certains théoriciens rêvent que nous pourrions accélérer un tel engin avec un puissant laser pour peut-être atteindre des vitesses de 1/10 de celle de la lumière. Mais cette technologie est une vision futuriste. À court terme, les voiles solaires seront plus utiles près de chez elles.

D’après Nathan Barnes directeur de l’exploitation pour la société L’Garde :

Il y a des orbites exotiques que vous pouvez atteindre avec la voile solaire qui permettrait ainsi de visualiser différentes parties du soleil que nous ne pouvons pas atteindre normalement.

Plus précisément, Barnes se réfère au satellite Advanced Composition Explorer (ACE) de la NASA, qui a pour but de prévenir d’une éventuelle tempête solaire sur la Terre une heure à l’avance. Il est actuellement placé au point de Lagrange L1. Un système d’alerte équipé d’une voile solaire pourrait contrer la pesanteur avec une pression solaire et créer un « pseudo point de Lagrange » plus proche du soleil que le point L1, améliorant ainsi la rapidité avec laquelle les éjections de masse coronale sont détectées.

Les voiles solaires pourraient également être utilisées pour détruire les satellites hors service en orbite en les ralentissant pour rentrer et bruler dans l’atmosphère. Ou ils pourraient propulser des missions vers plusieurs astéroïdes géocroiseurs au lieu d’un seul.

Il faudra d’abord que le Sunjammer réussisse sa mission pour prouver l’efficacité de la technologie. Un moment clé sera lorsque la sonde déploiera sa voile. La précédente démonstration de voile solaire de la NASA, NanoSail-D, a passé un mois et demi avec sa voile coincée à l’intérieur de sa capsule. Inexplicablement, le problème a fini par se résoudre et la voile se libéra. Mais l’incident met en lumière à quelle point la procédure peut-être délicate.

Une vidéo de présentation du projet Sunjammer par le partenaire privé de la NASA,L’Garde :

Le projet Sunjammer sur le site de la NASA : Solar Sail Demonstration et sur le site de la société L’Grade.