De nouveaux développements dans les voiles solaires pourraient permettre des missions aux pôles du soleil
Il faut beaucoup de puissance pour faire passer un vaisseau spatial dans l'atmosphère terrestre et hors de sa gravité. Mais une fois qu'un engin a atteint l'orbite, il lui faut relativement peu d'énergie pour se déplacer dans l'espace. En fait, même de petites quantités d'énergie constante pourraient permettre à un vaisseau de voyager jusqu'aux profondeurs du système solaire, ce qui est le principe de la navigation solaire. Cette technologie attache d'énormes et minces feuilles de matériau réfléchissant à un vaisseau spatial. De minuscules photons de lumière du soleil rebondissent sur ce matériau et donnent à l'engin une petite poussée vers l'avant, lui permettant de naviguer dans l'espace.
Les bateaux à voile solaire comme le LightSail 2 ont prouvé que la technologie fonctionne en principe. Cependant, il existe certaines limites. Pour commencer, les voiliers solaires voyagent beaucoup plus lentement que ceux propulsés par des propulseurs. Mais un problème plus important est celui de la navigation. Les voiles solaires doivent fonctionner avec la direction de la lumière du soleil disponible, et les manœuvrer est difficile. Maintenant, la NASA étudie de nouvelles conceptions de voiles solaires qui amélioreraient leurs capacités de navigation.
L'idée est d'utiliser une technologie appelée voiles solaires diffractives, qui ont de petits réseaux dans les voiles qui laissent passer un peu de lumière. Lorsque la lumière passe à travers une petite ouverture, elle se propage, dans un processus appelé diffraction, qui fournit toujours une poussée contre la voile. Mais grâce aux grilles, la lumière entrante peut être contrôlée avec plus de précision, d'où l'engin peut être manœuvré avec plus de précision.
"La diffraction vous permet essentiellement d'adapter l'angle auquel la lumière entrante est redirigée", a expliqué Amber Dubill du laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins, chef de l'équipe de recherche, dans un communiqué . Cela permet également à la voile d'être plus petite que les énormes voiles actuelles utilisées par les voiliers solaires.
L'équipe développe la technologie en vue d'effectuer une mission de démonstration qui visiterait les pôles du soleil. Il est difficile d'atteindre ces pôles en utilisant les systèmes de propulsion traditionnels des engins spatiaux, mais des voiles solaires pourraient être utilisées pour mettre un engin en orbite autour d'eux.
"Bien que cette technologie puisse améliorer une multitude d'architectures de mission, elle est sur le point d'avoir un impact considérable sur les besoins de la communauté héliophysique en capacités d'observation solaire uniques", a déclaré Dubill. "Grâce à l'expertise combinée de notre équipe en optique, aérospatiale, navigation solaire traditionnelle et métamatériaux, nous espérons permettre aux scientifiques de voir le soleil comme jamais auparavant."
La NASA a accordé au groupe une subvention de recherche de 2 millions de dollars pour développer cette technologie dans le cadre de son programme Innovative Advanced Concepts (NIAC). "Alors que nous nous aventurons plus loin que jamais dans le cosmos, nous aurons besoin de technologies innovantes et de pointe pour mener nos missions", a déclaré l'administrateur de la NASA, Bill Nelson, dans un communiqué . "Le programme Innovative Advanced Concepts de la NASA aide à débloquer des idées visionnaires – comme de nouvelles voiles solaires – et à les rapprocher de la réalité."