Depuis 2010, l'armée américaine exploite une paire de petits avions spatiaux réutilisables qui effectuent des vols secrets de longue durée en orbite terrestre basse. Fonctionnant désormais officiellement sous les auspices de la Space Force nouvellement formée, les X-37B permettent aux militaires de mener des recherches internes sur les nouveaux matériels et technologies avec une implication limitée d'organismes extérieurs. L'avion spatial doit encore faire un tour dans l'espace sur une fusée commerciale comme l'Atlas V ou le Falcon 9, mais une fois qu'il est séparé du booster, le reste de la mission du X-37B est une affaire militaire.

Un X-37B en préparation pour le lancement.

Donc, naturellement, nous ne savons pas grand-chose de la mission USSF-7 qui a été lancée depuis la gare de Cap Canaveral Air Force le 17 mai. La durée de la mission et un manifeste complet des expériences à bord sont classés, donc personne en dehors du ministère de la Défense ne sait vraiment ce que fait le vaisseau spatial robotique. Mais d'après les missions précédentes, nous savons que l'engin restera probablement en orbite pendant au moins deux ans, et il y a suffisamment d'informations publiques pour rassembler au moins certaines des enquêtes qu'il mènera.

L'une des plus intéressantes d'entre elles est certainement une expérience du U.S.Naval Research Laboratory (NRL) qui étudiera la conversion de l'énergie solaire en un faisceau micro-ondes étroit; un concept qui a longtemps été considéré comme la clé pour libérer le potentiel énergétique presque illimité offert par un panneau solaire orbital. Même à plus petite échelle, un moyen sûr et fiable de transmettre de l'énergie par voie aérienne aurait de nombreuses applications possibles. Par exemple, il pourrait être utilisé pour garder les véhicules aériens sans pilote en vol indéfiniment, ou pour fournir une puissance supplémentaire aux avions électriques au décollage.

La réalisation d'un test orbital de cette technologie est un engagement sérieux et montre que toutes les parties impliquées doivent avoir un niveau de confiance assez élevé dans le matériel. Malheureusement, il n'y a pas beaucoup d'informations publiques disponibles sur l'expérience de rayonnement de puissance actuellement à bord du X-37B. Il n'y a même pas d'indication sur le moment où elle sera effectuée, encore moins sur le moment où nous devrions nous attendre à voir un quelconque rapport sur la façon dont cela s'est passé. Mais nous pouvons faire quelques suppositions éclairées sur la base du travail que le Laboratoire de recherche navale a déjà fait dans ce domaine.

Démarrage (très) petit

En fait, l'expérience X-37B ne sera pas la première fois que le Naval Research Laboratory démontre le concept de transmission d'énergie sans fil dans l'espace. En avril, l’astronaute Jessica Meir a vérifié que l’antenne redresseuse électroluminescente (LECtenna) du laboratoire fonctionnait comme prévu à bord de la Station spatiale internationale (ISS). Bien que salué comme le premier test pratique de ce concept jamais réalisé en orbite, la portée de l'expérience était plus limitée que ce à quoi vous vous attendez probablement.

Une LECtenna s'allume sur l'ISS

Le LECtenna démontré sur l'ISS n'était rien de plus qu'une LED standard et une diode Schottky dont les fils étaient torsadés ensemble. Fixé dans un tube en plastique transparent, le circuit simple est capable de scintiller la LED lorsqu'il est à proximité d'une énergie haute fréquence. Dans une vidéo sur la chaîne YouTube de NRL, Meir amène le simple LECtenna à quelques millimètres de l'un des points d'accès WiFi de la Station pour prouver que le concept fonctionne.

De façon réaliste, cette manifestation concernait plus les relations publiques qu'autre chose. À la fin de la vidéo, Meir explique que les téléspectateurs peuvent construire leur propre LECtenna qu'ils peuvent utiliser pour visualiser l'énergie autour de leur propre maison.

Dans une vidéo d'accompagnement, un chercheur du LNR passe par le processus étape par étape de construction d'un LECtenna. Il conclut la présentation en invitant les éducateurs à utiliser la vidéo dans le cadre d'un laboratoire interactif. Il semblerait que certains au sein de la LNR veulent s'assurer que les gens sont éduqués sur le transfert d'énergie sans fil, et compte tenu de la façon dont certains éléments du public peuvent réagir aux nouvelles technologies, ce n'est probablement pas une mauvaise idée.

Même si elle offre une application pratique limitée, la démonstration de LECtenna à bord de l'ISS fonctionne essentiellement de la même manière qu'une installation spatio-solaire appropriée. La lumière du soleil est convertie en énergie électrique par le panneau solaire de la Station, qui à son tour est utilisé pour générer un rayonnement électromagnétique de 2,4 GHz sous forme de WiFi standard. La petite fraction de cette énergie rayonnée qui a été capturée par le LECtenna, a ensuite été reconvertie en une tension continue qui a allumé la LED. Mais peut-on le faire à plus grande échelle?

Maintenant vous jouez avec puissance

Le matériel que le NRL a envoyé à bord du X-37B, connu sous le nom de module d'antenne radiofréquence photovoltaïque (PRAM), vise à le découvrir dans des conditions réelles. À l'aide d'un panneau photovoltaïque carré de 12 pouces, l'appareil convertira la lumière du soleil en énergie électrique qui entraînera un générateur haute fréquence. D'après les informations publiées, il n'est pas immédiatement clair à quoi ressemble le côté récepteur de l'expérience, bien qu'il y ait probablement au moins une méthode pour détecter la quantité d'énergie micro-ondes rayonnée par la PRAM.

Module PRAM, avec éventuelles connexions de refroidissement liquide.

Selon un communiqué de presse du NRL, un objectif majeur de cette expérience sera d'étudier les propriétés thermiques de la PRAM en fonctionnement. Garder la température stable pourrait s'avérer être un défi, car le système de refroidissement doit non seulement faire face à la chaleur générée par l'électronique micro-ondes, mais à la lumière solaire intense. L'un des principaux avantages de l'énergie solaire spatiale (SBSP) est le temps de collecte prolongé par rapport à la surface de la Terre, de sorte que le matériel devrait survivre à un fonctionnement presque continu pendant des années ou des décennies.

Il est peu probable que la PRAM soit réellement utilisée pour renvoyer l’énergie vers la Terre. Compte tenu des immenses pertes qui pourraient être attendues (les propositions SBSP supposent généralement des pertes de transmission d'environ 60%), la quantité d'énergie qui atteindrait la surface de la Terre à partir d'un si petit panneau solaire n'aurait aucune application pratique. Bien que ce récepteur soit suffisamment sensible, il est possible que des efforts soient faits pour détecter au moins le faisceau d'énergie d'une station au sol.

La lance du destin

Si elle est mise en pratique, l'énergie solaire spatiale pourrait réduire considérablement notre dépendance aux combustibles fossiles tout en remédiant simultanément aux lacunes des sources d'énergie renouvelables contemporaines et à la stigmatisation de l'énergie nucléaire. À moins de perfectionner la puissance de fusion, elle pourrait bien être la meilleure chance pour l'humanité de répondre à ses immenses besoins en énergie de manière responsable et durable.

Compte tenu de l'incroyable importance de cette recherche, on peut se demander pourquoi elle est testée sur un vaisseau spatial militaire ombragé plutôt que sur la Station spatiale internationale ou même un satellite dédié. Bien que ce ne soit rien de plus que des conjectures à ce stade, certains pensent que les militaires sont intéressés par la technologie et veulent la voir se développer le plus rapidement possible.

Ce n’est certainement pas difficile de voir pourquoi. La capacité de transmettre de l'énergie aux véhicules et aux bases sur la ligne de front sans se soucier de l'infrastructure locale serait un incroyable avantage tactique sur l'ennemi. La Force spatiale est certainement intéressée à armer la technologie pour des engagements espace-espace également. Tout émetteur à micro-ondes suffisamment puissant pour surmonter les pertes atmosphériques et fournir une quantité utile d'énergie à la surface de la Terre pourrait facilement être réutilisé comme une arme antisatellite.

Tout comme le Global Positioning System a commencé comme un projet militaire et s'est transformé en quelque chose utilisé par les civils au quotidien, l'énergie solaire de l'espace pourrait faire ses débuts en tant qu'instrument de guerre. Ce n'est peut-être pas une pensée particulièrement agréable, mais si cela signifie que la technologie se développe plus rapidement et peut finalement être mise en service pour des efforts plus pacifiques, cela pourrait être un prix à payer.

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