C’est une première mondiale : l’institut américain Caltech a réussi à démontrer qu’il était possible de transférer de l’énergie électrique dans l’espace sans avoir besoin d’aucun fil ! L’expérience a été faite à l’aide du démonstrateur SSPD-1, en orbite basse.
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En 2011, Caltech met en place le programme SSPP, Space Solar Power Project. Après avoir démontré sur Terre qu'il est possible de transférer de l'énergie électrique sans fil, il fallait encore faire la démonstration en orbite. C'est dans ce but que l'expérience SSPD-1 a été déployée, à bord d'une plateforme satellite développée par l'industriel américain Momentus (lire notre article ci-dessous).
SSPD-1 compte trois sous-parties : Dolce (qui a démontré la capacité à déployer la centrale solairecentrale solaire), Alba (qui teste différentes cellules photovoltaïquescellules photovoltaïques), et Maple. Cette dernière est une matrice déployable de 32 émetteurs micro-ondes très légers, pilotés par des puces électroniques construites à base de technologies de silicium low-cost. Le but est que la centrale soit légère, avec des panneaux solaires et une matrice d'émission flexible, de sorte à pouvoir tenir à l'intérieur d'une coiffe de fuséefusée.
Le succès de Maple
« À notre connaissance, personne n'a jamais démontré de transfert d'énergie sans fil dans l'espace, même avec des structures rigides coûteuses. Nous le faisons avec des structures légères flexibles et avec nos propres circuits intégréscircuits intégrés. C'est une première », indique le professeur Ali Hajimiri, codirecteur du SSPP.
La matrice d'émetteurs de puissance de Maple est disposée de sorte qu'en empilant les ondes électromagnétiques, la majorité de l'énergie puisse être transférée dans une direction précise. Pour tester le dispositif dans l'espace, Maple dispose de deux récepteurs au bout d'un mât d'environ 30 centimètres de longueur (1 pied). À plusieurs reprises, les émetteurs ont pu recevoir le signal, le convertir en énergie électrique, puis allumer une paire d'ampoules LEDLED. Des images prises par caméra embarquée ont montré le succès du dispositif.
L'expérience a aussi compté l'envoi d'énergie depuis la centrale en direction de la Terre. Le signal a été capté avec succès, et conformément aux attentes, depuis le toittoit Moore, sur le campus de Caltech.
Premiers essais d'une centrale solaire dans l’espace
Une solution d'avenir ? L'Institut de technologie de Californie a envoyé dans l'espace un démonstrateurdémonstrateur qui testera différents éléments essentiels au fonctionnement d'une centrale solaire en orbite.
Article de Daniel ChrétienDaniel Chrétien, publié le 10 janvier 2023.
Ce fut longtemps un rêve qui a inspiré Américains, Japonais, Chinois, et plus récemment, les Européens ont opté pour cette voie.
Mise à jour (08/02/2023) : le thème a également été abordé en détails ce mois-ci dans Nature, qui a regardé les différentes études de faisabilité en cours en Europe et en Chine, dont les agences affirment que cette solution aiderait à atteindre l'objectif Zéro CarboneCarbone en 2050. Nature précise aussi la sûreté de ce concept. Le démonstrateur de CalTech est un pas en avant, et devrait commencer à être testé ce mois-ci.
La mise en orbite a commencé à bord du vol Falcon 9Falcon 9 Transporter-6 de SpaceXSpaceX, qui a décollé de Cap CanaveralCap Canaveral le 3 janvier dernier. Le démonstrateur du California Institute of Technology (Caltech) voyage à bord d'une plateforme satellite orbitaleorbitale commerciale nommée Vigoride, fournie par le constructeur Momentus, qui en assure également l'opération.
Le démonstrateur SSPP - Space Solar Power Project - est un projet né en 2011 au sein du Caltech. Déjà testé sur Terre, il reste des étapes à franchir pour tester la nouvelle architecture proposée par l'institut.
Démonstration de technologie d'énergie solaire spatiale en orbite. © Caltech
« Ce prototype est un pas en avant »
« Qu'importe ce qu'il va se passer, ce prototype est un pas en avant. » C'est ainsi que le professeur Ali Hajimiri, codirecteur du projet, définit ce test de faisabilité. En effet, il y a plusieurs aspects à tester avant d'espérer une vraie centrale solaire orbitale. Pesant près de 50 kilos, la charge utile est subdivisée en trois sous-parties, auxquelles s'ajoute un boîtier électronique faisant interface avec la plateforme :
- Dolce testera l'architecture et le système de déploiement ;
- Alba contrôlera 32 différents types de cellules photovoltaïques afin de déterminer celle qui sera la plus efficace en dépit des conditions du milieu spatial ;
- Maple, matrice de 32 émetteurs micro-onde très légers, vérifiera la capacité de canaliser vers la Terre le signal transportant l'énergie solaire reçue.
Le déploiement de l'architecture Dolce sera suivi par des caméras installées au bout de mâts. Maple reste un test essentiel car, une fois emmagasinée par la centrale, l'énergie électrique devra être envoyée sous forme de signal micro-onde vers un récepteur sur Terre. Le problème est qu'une onde se propage dans toutes les directions, comme les vaguesvagues générées par la chute d'un caillou dans l'eau. C'est le cas avec un seul émetteur mais, avec plusieurs, les interférencesinterférences des différentes vagues permettent de focaliser le gros de l'énergie du signal émis dans une direction donnée. Maple est un réseau de 32 émetteurs.
Comment fonctionne le transfert de puissance sans fil ? © Caltech
