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Posté par Redbran le Mardi 21/08/2018 à 12:00
Des voiles solaires pour des applications de veille spatiale
Historiquement, le concept de voile est associé à l'image d'un voilier dans le vent. Mais cela pourrait-être sur le point de changer. Depuis que la Planetary Society a lancé le premier vaisseau spatial privé construit pour naviguer à l'aide de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La...) du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune,...), la voile solaire (Une voile solaire ou photovoile est un dispositif de propulsion utilisant la pression de radiation émise par les étoiles pour se déplacer dans l'espace à la manière...) est devenue réalité. La voile (Les Voiles sont l’une des 88 constellations du ciel, visible essentiellement de l’hémisphère sud. Incluse à l’origine par...) solaire est désormais sur le point (Graphie) d'atteindre de nouveaux sommets, plus proches de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus...), grâce aux recherches menées dans le cadre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le...) S4ILS.


©S4ILS

La propulsion spatiale (Cet article présente le concept de propulsion spatiale, c'est-à-dire tout système permettant de déplacer un véhicule spatial que ce soit du sol vers l'espace ou bien directement dans...) ne se limite pas aux moteurs de fusée (Fusée peut faire référence à :). La navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :) solaire est une des alternatives (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié en 1945.), déjà mise en ?uvre avec succès à l'occasion de missions comme IKAROS, par la JAXA (L'agence d'exploration aérospatiale japonaise (en japonais ?????????? — uch? k?k? kenky? kaihatsu kik? —, souvent dénommée par sa traduction anglaise Japan Aerospace...), NanoSail-D2, par la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est...) et LightSail-1, par la Planetary Society. Un seul chiffre (Un chiffre est un symbole utilisé pour représenter les nombres.) peut suffire à résumer son incroyable potentiel: jusqu'à 1/5 de la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour « célérité », la lumière se manifestant macroscopiquement comme un phénomène ondulatoire), est une...) ? soit la vitesse (On distingue :) théorique possible avec cette méthode de propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en force motrice...).

"De par sa nature ?sans propergol (Un propergol, dans le domaine de l'astronautique, est un produit constitué par un ou plusieurs ergols, soit séparés soit réunis, pour former un mélange ou...)?, la navigation solaire constitue une avancée révolutionnaire dans la propulsion spatiale car elle ouvre la voie à des concepts de mission de longue durée avec de grands besoins en énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.). Parmi les idées proposées, des missions dans le domaine de l'héliophysique, survolant les pôles du Soleil, des vols stationnaires le long de l'axe Soleil-Terre pour les prévisions en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...) de météo spatiale ainsi que le stationnement (Le stationnement tout comme l’arrêt d’un véhicule consiste en une immobilisation de ce dernier.) de la voile au-dessus de l'orbite terrestre (Une orbite terrestre est une orbite située autour de la Terre. La Lune, le seul satellite naturel de la Terre, est située sur une orbite terrestre. Les satellites artificiels sont...) pour la navigation et les communications dans les zones de haute latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.)," note le Dr. Jeannette Heiligers, chercheuse à la Delft University of Technology et coordinatrice du projet S4ILS.

Il y a toutefois un point commun entre ces idées: leur place dans le système Soleil-Terre. D'après le Dr. Heiligers, c'est comme si le milieu de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) avait un peu négligé la possibilité d'utiliser la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) des voiles solaires bien plus près de nous, au sein du système Terre-Lune.

"Dans ce contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu traditionnellement de...), ma mission pour le projet S4ILS consistait à explorer le potentiel de la navigation solaire dans le système Terre-Lune, une attention particulière étant portée aux applications relatives à la veille spatiale (SSA). Il y a une lacune importante à combler, comme le montrent les perturbations des signaux GPS et des communications par satellite (Satellite peut faire référence à :) liées aux tempêtes solaires, la collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) entre les satellites Iridium (L'iridium est un élément chimique de symbole Ir et de numéro atomique 77.) et Cosmos en 2009 ou l'astéroïde (Un astéroïde est un objet céleste dont les dimensions varient de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres et qui, à la...) qui a pénétré l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) terrestre au-dessus de la Russie en 2013," explique-t-elle.

Le Dr. Heiligers et ses collaborateurs ont procédé à une étude approfondie et systématique (En sciences de la vie et en histoire naturelle, la systématique est la science qui a pour objet de dénombrer et de classer les taxons dans un certain ordre, basé sur des principes divers....), au calcul et à l'inventaire des orbites périodiques pour la voile solaire dans l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) du système Terre-Lune, non-linéaire. Ils ont évalué ces orbites pour les applications SSA et ont étudié les performances de différentes configurations de voile solaire en matière de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) d'orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.), de la voile solaire plate traditionnelle, souvent carrée, à ce qu'on appelle l'héliogyro, une configuration où la voilure est divisée en un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de longues lames minces, déployées à partir d'un moyeu central et bordées à l'aide de la tension (La tension est une force d'extension.) induite par la rotation de l'ensemble.

Les recherches du projet S4ILS peuvent avoir des applications dans divers domaines. On envisage par exemple la conception d'une constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les relie par des lignes imaginaires, traçant ainsi une figure sur la...) innovante de voiles solaires autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit...) de la Terre qui pourrait fournir une couverture quasi continue de l'ensemble des régions arctique (L’Arctique est la région entourant le pôle nord de la Terre, à l’intérieur et aux abords du cercle polaire. Elle se situe à l'opposé de...) et antarctique (L'Antarctique (prononcé [ɑ̃.taʁk.tik] Écouter) est le continent le plus méridional de la Terre. Situé au pôle Sud, il est entouré de l'océan Austral (ou...) avec seulement deux satellites. Cela permettrait ensuite de réaliser des études sur le changement climatique global ainsi que le suivi et les prévisions en matière de météorologie (La météorologie a pour objet l'étude des phénomènes atmosphériques tels que les nuages, les précipitations ou le vent dans le but de comprendre comment ils se forment et...) spatiale.

Outre les recherches axées sur la SSA, le projet a également permis au Dr. Heiligers de coopérer avec le Centre de recherche de la NASA à Langley. La NASA a en effet développé une nouvelle technologie de voile solaire pour les petites plateformes satellitaires (CubeSats) et le Dr. Heiligers a examiné la possibilité d'utiliser cette technologie pour surveiller l'astéroïde 2016 HO3.

"Il est apparu que la navigation solaire pouvait non seulement acheminer la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre à la fois...) vers l'astéroïde plus rapidement que les propulseurs à faible poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.)moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou...) ionique) traditionnels, mais aussi que la consommation de carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) requise par le moteur ionique (Un moteur à ions est un moteur qui produit sa force de propulsion en projetant des ions à très haute vitesse.) dépassait la capacité prévue à bord du CubeSat. Il s'agit d'une illustration claire de la façon dont les voiles solaires peuvent rendre possible une mission irréalisable avec les formes de propulsion traditionnelles," conclut le Dr. Heiligers.

Contact cheurcheuse:
- Dr. M.J. (Jeannette) Heiligers

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