Des panneaux solaires spatiaux pour redistribuer l’énergie du Soleil sur Terre !

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Et si au lieu de produire notre électricité sur Terre, nous la produisions directement dans l’espace ?
C’est l’ambition folle de plusieurs pays, notamment des Etats-Unis, qui travaillent sur ce sujet depuis de nombreuses années.

Des scientifiques américains affiliés au Pentagone se sont en effet penchés sur ce thème, avec pour ambition d’installer des panneaux solaires dans l’espace pour produire une énergie propre, puis la redistribuer directement sur Terre.

Une solution envisagée comme énergie de secours pour les régions sans électricité ou touchées par des catastrophes naturelles par exemple.

Retour sur ce pari fou dans notre article de la semaine.

Des panneaux solaires dans l’espace

Le projet fou de capter l’énergie solaire directement depuis l’espace grâce à des panneaux photovoltaïques, avant de la renvoyer sur Terre commence à prendre forme.
En effet, des scientifiques du Pentagone ont lancé ce projet en mai dernier, à l’aide d’un panneau solaire, baptisé “Photovoltaic Radiofrequency Antenna Module” (PRAM).
Situés directement dans l’espace, ces panneaux sont donc plus proches du soleil et ne sont pas affectés par des facteurs extérieurs terrestres, comme les nuages ou l’obscurité par exemple.

Le PRAM mesure approximativement la taille d’une boîte à pizza, soit environ 30×30 cm et a été lancé en mai 2020, monté sur le drone X-37B top secret du Pentagone. Il capte la lumière bleue de l’espace, cette lumière qui ne traverse pas l’atmosphère.
« Nous recevons une tonne de lumière solaire supplémentaire dans l’espace juste à cause de cela », expliquait Paul Jaffe, co-développeur du projet, à CNN. Ils retiendraient donc l’énergie solaire sous forme d’ondes bleues.

Concrètement, d’après CNN, l’une des faces du satellite serait capable de capter l’énergie solaire grâce à un panneau photovoltaïque placé dessus.
L’énergie passerait ensuite par le centre du panneau pour être convertie en signaux de radiofréquence, avant d’être renvoyée sur Terre sous forme de faisceau laser ou micro-ondes, grâce à une antenne située sur la face opposée.
Sur Terre, des antennes géantes se chargeront de la convertir en électricité.

Ce projet top secret est financé par le Pentagone, le Fonds américain pour l’amélioration des capacités énergétiques opérationnelles et le Laboratoire de recherche de la marine américaine basé à Washington D.C.

Scientists working for the Pentagon have successfully tested a solar panel the size of a pizza box in space, designed as a prototype for a future system to send electricity from space back to any point on Earth https://t.co/584RsOsaN9

— CNN (@CNN) February 24, 2021

Des avantages et des inconvénients

Pour le moment un seul panneau solaire a été envoyé dans l’espace. Le PRAM tourne actuellement autour de la Terre en 90 minutes, et peut produire pour le moment seulement 10 watts d’énergie. Soit l’équivalent d’une recharge de smartphone ou de tablette sur Terre.
Un chiffre encore faible mais qui montre bien le potentiel du projet.

D’après les scientifiques, cette technologie pourrait être une source inépuisable d’énergie propre et permanente, avec une intensité six fois supérieure à celle des parcs solaires terrestres.

Autre avantage : l’absence de gravité.
“Sur Terre, nous avons cette gravité embêtante, qui est utile en ce qu’elle maintient les choses en place, mais qui pose un problème lorsque vous commencez à construire de très grandes choses, car elles doivent supporter leur propre poids”, explique Paul Jaffe à CNN.

Comme souvent, l’un des plus gros inconvénients est le coût.
En effet, le matériel de construction pour l’espace reste pour le moment trop onéreux pour rendre le projet économiquement viable
Les scientifiques misent donc sur une baisse de coût à venir, comme c’est le cas avec les panneaux photovoltaïques terrestres qui ont vu leur prix divisé par neuf depuis 2006.

Mais les investissements dans la recherche et l’adaptation progressive des capacités du système, devraient permettre de déployer à plus grande envergure ce projet, notamment en envoyant d’autres panneaux de différentes tailles pour tester leur capacité.

Une solution pour aider à lutter contre les changements climatiques et les catastrophes naturelles

Source d’énergie propre, ces panneaux semblent être une bonne solution pour lutter contre les changements climatiques.

Grâce à leur capacité à diriger l’énergie générée vers un point spécifique du globe, ces panneaux pourraient être d’une grande aide lors de catastrophes naturelles causant des pannes d’électricité majeures ou, plus simplement, pour des régions qui n’ont pas d’électricité, grâce à sa transmissibilité rapide.

“L’avantage principal qu’ont les panneaux satellites sur toutes les autres sources de production d’énergie est la transmissibilité globale. Il est possible d’envoyer de l’énergie à Chicago et, une fraction de seconde plus tard, si vous en avez besoin, de l’envoyer à Londres ou Brasilia si nécessaire”, indique Paul Jaffe.

Pour parvenir à alimenter des villes entières, les scientifiques devraient aller beaucoup plus loin en déployant des réseaux d’antennes solaires spatiales impressionnants, et envoyer les panneaux beaucoup plus près du soleil, afin d’emmagasiner davantage de lumière solaire.

D’après les scientifiques, ces panneaux pourraient révolutionner la manière dont l’énergie est générée, mais aussi la façon dont elle est redistribuée aux régions les plus reculées ou dans le besoin sur Terre.

Un sujet qui passionne…

Si ce projet avait déjà été étudié par la NASA dans les années 90, les coûts trop élevés et les complexités techniques liées à la réalisation du projet avaient vite freiné l’agence spatiale.
Depuis les années 2000, le Japon, la Russie et la Chine réfléchissent également à des projets similaires, lançant une compétition acharnée pour la conquête de l’énergie spatiale.

En décembre 2019, la Chine annonçait par exemple son intention de lancer une centrale solaire spatiale d’ici 2035, en installant des panneaux solaires gravitant à 36 000 km autour de la Terre.
Pour l’instant le pays se heurte encore à plusieurs problèmes, comme celui du poids des panneaux photovoltaïques ou encore celui de la transmission de l’énergie de l’espace à la Terre.
Si pour le moment l’impression 3D est envisagée pour les panneaux photovoltaïques, et une transmission grâce à la conversion en micro-ondes ou en lasers de l’énergie est étudiée, la Chine n’a pas encore trouvé la solution optimale, mais continue les essais pour rendre son projet réalisable au plus tôt.

Une annonce qui a poussé les Américains à mettre les bouchées doubles et à reprendre leurs recherches dans ce domaine via le laboratoire de recherche de l’US Air Force (AFRL).
Un futur satellite de démonstration, nommé Arachne, est prévu pour un lancement d’ici 2024.
Il sera équipé d’un bus technologique, conçu par le géant de l’armement Northrop Grumman, et contiendra l’ensemble des composants clés pour gérer les systèmes de contrôle de l’alimentation, des communications, de la chaleur et de l’orientation des panneaux solaires.
Avec le travail effectué par les scientifiques du Pentagone et leur premier panneau solaire dans l’espace, les Etats-Unis semblent donc avoir repris le lead de cette compétition.

L’exploration et l’exploitation des ressources spatiales constituent l’une des actualités récurrentes du moment.
Avec le succès de l’atterrissage du Rover Perseverance de la NASA qui s’est récemment posé sur Mars, et la mise en orbite d’un premier panneau solaire dans l’espace, les Américains prouvent encore une fois leur volonté de conquérir l’espace avant les autres pays.

Même si ce dernier projet devrait prendre encore plusieurs années avant de pouvoir devenir viable, cette première pierre à l’édifice laisse envisager un succès dans ce domaine, avec de nombreuses applications par la suite.