Voile solaire
Une voile solaire (ou voile légère ou voile à photons) est une méthode proposée pour la propulsion des engins spatiaux en utilisant la pression de radiation exercée par la lumière du soleil. Le mot "voile" est par analogie avec les bateaux qui utilisent une voile pour utiliser le vent afin de se déplacer. Le concept a été proposé pour la première fois au XVIIe siècle par Johannes Kepler. Il avait une théorie selon laquelle les voiles pouvaient être adaptées aux "brises célestes".
En 1865, James Clerk Maxwell a publié sa théorie des champs et des radiations électromagnétiques. Il a montré que la lumière (une forme de rayonnement électromagnétique) peut exercer une pression sur un objet. Cette pression est appelée pression de rayonnement. Cela a fourni une base pour la science derrière la voile solaire. Le rayonnement solaire exerce une pression sur la voile en raison de la réflexion et d'une petite fraction qui est absorbée.
La pression solaire agit sur les vaisseaux spatiaux, dans l'espace ou en orbite autour d'une planète. Un vaisseau spatial typique se rendant sur Mars, par exemple, est déplacé de plusieurs milliers de kilomètres par la pression solaire. Les effets sont prévus lors de la planification. Cela se fait depuis l'époque des premiers vaisseaux spatiaux interplanétaires des années 1960. La pression solaire affecte également l'orientation d'un vaisseau, un facteur qui est inclus dans la conception des vaisseaux spatiaux.
Le concept de voile solaire a ensuite été utilisé dans la science-fiction, comme les œuvres de Jules Verne.
A quoi pourrait ressembler une voile solaire (avec un petit vaisseau spatial).
Une voile d'essai de 20x20m
La théorie
L'idée d'une voile solaire est d'utiliser la pression de radiation du Soleil pour déplacer un vaisseau spatial, probablement en utilisant de grands miroirs (grandes surfaces réfléchissant la lumière). L'inconvénient de cette méthode est que la poussée générée est très faible. L'avantage est qu'aucun propulseur n'est nécessaire (tant qu'il y a de la lumière). Par conséquent, elle est considérée comme une option possible pour les futurs vaisseaux spatiaux. Jusqu'à présent, seules de petites versions d'essai ont été utilisées comme expériences.
La force totale exercée sur une voile solaire de 800 mètres sur 800, par exemple, est d'environ 5 newtons (1,1 lbf) à la distance de la Terre par rapport au Soleil, ce qui en fait un système de propulsion à faible poussée, similaire aux engins spatiaux propulsés par des moteurs électriques. Comme elle n'utilise pas de propergol, la force est exercée presque constamment. L'effet collectif au fil du temps est suffisamment important pour être considéré comme une façon de propulser un vaisseau spatial.
Histoire
La première utilisation du concept a été planifiée dans les années 1970 par Bruce Murray et Louis Friedman, deux chercheurs du Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie.
Le 21 mai 2010, l'Agence japonaise d'exploration spatiale (JAXA) a lancé avec succès la voile solaire, l'IKAROS (Interplanetary Kite-Craft Accelerated by Radiation Of The Sun). Elle a utilisé une voile solaire dans l'espace entre la Terre et Vénus. C'était la première utilisation réussie d'une voile solaire.
En 2010, la NASA a lancé le voilier solaire NANOSEL-D2. C'était le premier succès de la voilure solaire de la NASA.
Le 2 juillet 2019, la Planet Society, basée aux États-Unis, a lancé le satellite LightSail 2, conçu à partir de la technologie des voiles solaires. Le satellite léger, a été lancé avec la fusée Falcon Heavy de SpaceX depuis le Centre spatial Kennedy en Floride. Cette mission à petit budget a été financée par les dons de 50 000 membres. Le budget total était inférieur à 7 millions de dollars. Fin juillet 2019, LightSail 2 a ouvert sa voile solaire. Il a fallu environ 3 minutes pour le faire.
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce qu'une voile solaire ?
R : Une voile solaire (ou voile lumineuse ou voile à photons) est une méthode proposée pour propulser un engin spatial en utilisant la pression de radiation exercée par la lumière du soleil.
Q : Qui a été le premier à proposer le concept de voile solaire ?
R : Le concept a été proposé pour la première fois au XVIIe siècle par Johannes Kepler.
Q : Qu'a publié James Clerk Maxwell qui a jeté les bases de la science de la voile solaire ?
R : James Clerk Maxwell a publié sa théorie des champs et des rayonnements électromagnétiques, qui montre que la lumière (une forme de rayonnement électromagnétique) peut exercer une pression sur un objet, appelée pression de radiation.
Q : Comment la pression solaire agit-elle sur les engins spatiaux ?
R : La pression solaire agit sur les engins spatiaux, dans l'espace ou en orbite autour d'une planète, en les déplaçant de plusieurs milliers de kilomètres et en affectant leur orientation.
Q : Quand cet effet a-t-il été pris en compte pour la première fois dans la planification des missions interplanétaires ?
R : Cela se fait depuis l'époque des premiers engins spatiaux interplanétaires des années 1960.
Q : Dans quels autres contextes le concept de voile solaire a-t-il été utilisé ?
R : Le concept de voile solaire a également été utilisé dans la science-fiction, notamment dans les œuvres de Jules Verne.
