Les satellites dans l'espace récoltant la lumière du soleil et transformant l'énergie solaire en énergie utilisable pour des applications sur Terre sont une idée étudiée depuis des décennies. Mais même si les États-Unis ont été un pionnier dans cette technologie, l'intérêt du gouvernement à la faire passer du laboratoire à l'orbite a été au mieux tiède.
L'armée américaine tente maintenant de relancer l'effort. Le Naval Research Laboratory a lancé une expérience en 2020 à bord de l'avion spatial X-37B de l'Air Force qui a testé avec succès le matériel pour capter la lumière du soleil et la convertir en énergie électrique à courant continu.
L'expérience NRL, cependant, n'était qu'une démonstration dans l'espace et n'était pas destinée à renvoyer au sol la puissance capturée dans l'espace. Cette capacité sera tentée par le Laboratoire de recherche de l'Air Force, si tout se passe comme prévu, dans une expérience de 100 millions de dollars dont le lancement est prévu en 2025.
La mission de l'AFRL, baptisée Arachne, a été conçue en réponse à un défi logistique militaire : sécuriser des sources d'énergie fiables sur des bases austères dépourvues d'infrastructures. Aujourd'hui, le carburant utilisé pour faire fonctionner les générateurs de champ doit être transporté par camions, transformant ces convois en cibles pour les adversaires. L'AFRL estime que l'accès à l'énergie solaire depuis l'espace pourrait contribuer à réduire cette vulnérabilité.
Le laboratoire soutient également qu'un soutien accru du gouvernement à cette technologie enverrait un signal à l'industrie commerciale et aux investisseurs, ce qui élargirait les opportunités de marché.
"Tout comme le système de positionnement global, qui a commencé comme un atout militaire et est passé à une technologie désormais utilisée par des personnes partout dans le monde, ce système de rayonnement d'énergie solaire pourrait passer à une utilisation plus large, fournissant de l'énergie solaire indépendamment de la météo, de l'heure de la journée ou de la latitude, », a déclaré AFRL.
Arachne a fait un bond en avant le mois dernier lorsque les ingénieurs de l'AFRL et de Northrop Grumman dans un laboratoire de Linthicum, dans le Maryland, ont fait la démonstration d'une soi-disant "tuile sandwich".
La tuile est un élément essentiel qui permet la collecte et la conversion de l'énergie, a expliqué James Winter, responsable du programme AFRL. Un côté de la dalle comporte un panneau de cellules photovoltaïques qui reçoivent l'énergie solaire. L'électronique au milieu convertit le courant continu en signaux radiofréquence, et l'autre côté de la tuile a une antenne pour transmettre la puissance.
Maintenant que la tuile a été démontrée, a déclaré Winter, la prochaine étape consistera à comprendre comment encapsuler un ensemble de neuf tuiles dans un carénage de fusée afin qu'il puisse être lancé en orbite sur un Northrop Grumman ESPAStar – un bus qui peut rouler comme une charge utile secondaire sur les grosses fusées de sécurité nationale. Une fois le satellite déployé, l'énergie RF sera transmise à une station de réception au sol, et une antenne redresseuse convertira ensuite la RF en puissance utilisable.
Winter a déclaré que l'expérience de 2020 à bord du X-37B a fourni des informations utiles sur le module sandwich, qui sont appliquées à Arachne.
Jay Patel, vice-président des programmes de télédétection de Northrop Grumman, a souligné que les conversions photovoltaïques et RF sont des technologies bien comprises. "Mais ce que nous avons pu faire, c'est les traduire dans l'environnement dans lequel nous voulons qu'ils opèrent", a-t-il ajouté. "Arachne n'est pas beaucoup d'invention, mais une innovation dans la façon dont nous traduisons certaines de ces technologies éprouvées en une mission qui va vraiment ouvrir différentes voies."
L'énergie solaire spatiale a reçu une approbation majeure dans un rapport de novembre publié par l'US Space Force, la Defense Innovation Unit et l'AFRL. "L'intégration de l'énergie solaire spatiale dans l'agenda spatial et climatique américain pourrait non seulement fournir une autre flèche dans le carquois pour lutter contre le changement climatique, mais fournir de nouvelles façons d'engager l'industrie, le public et les partenaires internationaux", indique le rapport.
Mais malgré le plaidoyer militaire et les progrès technologiques, l'énergie solaire spatiale fait face à une montée en flèche.
"Les partisans l'ont décrit comme la solution énergétique la plus intelligente et la plus complète disponible, tandis que les détracteurs l'ont vu comme un programme incroyablement coûteux qui ne fonctionnera jamais", a noté Aerospace Corp. dans une étude récente.
Comme c'est généralement le cas dans ces arguments, la réalité se situe quelque part entre les deux. Mais comme le soulignent les scientifiques travaillant sur la mission Arachne, nous ne connaîtrons jamais le véritable potentiel de cette technologie tant que les États-Unis n'investiront pas suffisamment de ressources pour le découvrir.
Sandra Erwin couvre l'espace militaire pour SpaceNews. Elle est une journaliste chevronnée de la sécurité nationale et ancienne rédactrice en chef du magazine National Defence.
"On National Security" apparaît dans chaque numéro du magazine SpaceNews. Cette chronique a été publiée dans le numéro de janvier 2022.
