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L’énergie solaire spatiale subit un test clé à bord du mystérieux avion spatial X-37B de l’armée américaine

Un avion spatial militaire américain est utilisé pour valider en vol les meilleurs moyens de collecter l’énergie du soleil pour le rayonnement de l’orbite terrestre.

À la mi-mars, la dernière mission classifiée de l’US Space Force Avion spatial robotique X-37B ailé depuis 300 jours en orbite terrestre.

La plupart des tâches du drone spatial robotique dans le cadre de cette mission, connue sous le nom de véhicule d’essai orbital-6 (OTV-6), sont un secret bien gardé. Cependant, un peu de recherche connu que l’engin porte est le Expérience de vol du module d’antenne radiofréquence photovoltaïque, ou PRAM-FX.

L’avion spatial secret X-37B de l’armée américaine: 6 faits surprenants

PRAM-FX est une expérience du Laboratoire de recherche navale (LNR) qui étudie la transformation de l’énergie solaire en énergie micro-ondes à radiofréquence (RF). PRAM-FX est une tuile carrée de 12 pouces (30,5 centimètres) qui recueille l’énergie solaire et la convertit en énergie RF.

Paul Jaffe, chef de file dans le domaine de l’innovation et du rayonnement solaire spatial chez NRL, a déclaré que PRAM-FX ne diffusait nulle part de l’énergie micro-ondes. L’expérience évalue plutôt les performances de la conversion lumière du soleil en micro-ondes. Il faut mesurer comment la PRAM fonctionne du point de vue de l’efficacité et également du point de vue de la performance thermique, a-t-il déclaré.

Résultats préliminaires

Cette tâche dans l’espace est relativement simple. Mais PRAM-FX aide à faire avancer un objectif plus ambitieux: absorber l’énergie du soleil et diffuser cette puissance sur une Terre gourmande en énergie.

Les premiers résultats préliminaires de PRAM-FX à bord d’OTV-6 ont été publiés en janvier dans le cadre d’un article de synthèse co-écrit par Jaffe dans le Journal of Microwaves de l’Institut des ingénieurs en électricité et en électronique (IEEE).

«Bien que ces résultats soient préliminaires, ils se comparent favorablement avec les performances documentées lors des tests au sol, qui ont également démontré une efficacité totale de 8% du module. être découvert », souligne le document de l’IEEE.

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PRAM-FX est un test orbital clé pour les architectures solaires spatiales. Mais quelle est la prochaine étape?

En rapport: Comment fonctionne l’avion spatial secret X-37B (infographie)

Représentation artistique du vaisseau spatial Arachne du Laboratoire de recherche de l’Armée de l’Air, dans le cadre d’un effort en plusieurs étapes visant à développer un système de transmission d’énergie solaire basé dans l’espace capable de fournir une énergie utilisable indépendamment de l’heure, de la latitude ou du temps. (Crédit d’image: AFRL / Melissa Grim, Partise)

Phases pas à pas

L’Air Force Research Laboratory (AFRL) a élaboré un projet de démonstration majeur qui vise à transmettre l’énergie collectée dans l’espace aux forces expéditionnaires sur Terre. Ce projet s’appelle les démonstrations et recherches incrémentales d’énergie solaire spatiale (SSPIDR).

Comme indiqué dans l’article de l’IEEE, les démonstrations de SSPIDR incluent des expériences appelées Arachne, SPINDLE et SPIRRAL.

«Arachne sera la première démonstration au monde de faisceaux électriques spatio-sol d’un panneau modulaire solaire-RF avec mesure in situ de la forme de la surface pour optimiser la formation du faisceau. La technologie de panneau solaire-RF est conçue pour s’adapter à de très grandes ouvertures et pour permettre une fabrication à haut volume et à faible coût », lit-on dans le journal.

Arache devrait voler en 2024. L’AFRL a reçu le premier composant matériel de vol du vaisseau spatial Arachne de Northrop Grumman en décembre dernier.

SPINDLE testera le déploiement en orbite d’une version sous-échelle du système opérationnel. Et SPIRRAL « testera des approches de gestion thermique pour garantir un système durable et performant », lit-on dans l’article.

Si tout se passe comme prévu, SPIRRAL sera lancé en 2023 dans le cadre de l’installation de vol de l’expérience de la station spatiale internationale Materials (MISS-E). MISS-E est une plate-forme en orbite d’Alpha Space Test and Research Alliance conçue pour être déployée en externe sur le Station spatiale internationale.

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Une représentation du projet SSPIDR (Space Solar Power Incremental and Demonstrations Research), qui vise à transmettre l’énergie solaire de l’espace à la Terre. Le SSPIDR consiste en plusieurs expériences de vol à petite échelle qui permettront de faire évoluer la technologie nécessaire pour construire un prototype de système de distribution d’énergie solaire. (Crédit d’image: Air Force Research Laboratory (AFRL))

Énergie illimitée et durable

John Mankins est un partisan de longue date du rayonnement de l’énergie spatiale et auteur de «The Case for Space Solar Power» (Virginia Edition Publishing, 2014). Il a travaillé à la NASA pendant 25 ans et est maintenant président d’Artemis Innovation Management Solutions, LLC.

L’énergie solaire spatiale a le potentiel de transformer l’avenir de l’humanité dans l’espace et pourrait fournir une nouvelle source d’énergie pratiquement illimitée et durable aux marchés du monde entier. Alors, a dit Mankins, pourquoi ne chercherions-nous pas une telle technologie?

« Il existe un éventail de nouveaux acteurs dans la transmission d’énergie sans fil – à la fois par radiofréquence et laser – aux États-Unis et dans le monde », a déclaré Mankins à 45secondes.fr. « La Chine vient d’approuver la formation d’un comité au niveau national sur l’énergie solaire spatiale et la transmission d’énergie sans fil, ce qui augmentera l’importance de leur programme de recherche et développement déjà solide. »

Mankins cite également le Royaume-Uni. Ce pays explore maintenant la possibilité de rejoindre la communauté internationale de l’énergie solaire spatiale et de la transmission d’énergie sans fil, avec une évaluation majeure achevée en janvier de cette année.

Regarder au-delà la terre, de nouvelles applications de transmission d’énergie sans fil font leur apparition dans la planification de l’exploration lunaire, a déclaré Mankins, où les dépôts de glace sont situés exclusivement dans des régions ombragées permanentes à des températures d’environ moins 390 degrés Fahrenheit (moins 234 degrés Celsius).

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« Mais des centaines de kilowatts d’énergie seront nécessaires pour extraire et traiter la glace d’eau pour en faire des matériaux utiles, comme les propulseurs. La puissance sans fil pourrait être la solution pour fournir cette puissance », a suggéré Mankins.

Un atout de grande valeur

Dans l’ensemble, les perspectives semblent encourageantes que le faisceau de puissance spatiale puisse être un atout très apprécié dans le secteur commercial.

La technologie peut avoir un avenir semblable à celui des États-Unis Système de positionnement global, qui a commencé comme un atout militaire et est passé à une technologie utilisée à l’échelle mondiale, selon les experts. Peut-être que le rayonnement solaire deviendra largement utilisé sur la route, fournissant une énergie solaire abondante partout, indépendamment de la météo locale, de l’heure du jour ou de la latitude.

Au fait, pour vous les amateurs de techno-histoire: Nikola Tesla est à l’origine du concept de transfert d’énergie à grande échelle via l’espace libre au tournant du 20e siècle!

Leonard David est l’auteur de « Moon Rush: The New Space Race », qui a été publié par National Geographic en mai 2019. Écrivain de longue date pour 45secondes.fr, David fait des reportages sur l’industrie spatiale depuis plus de cinq décennies. Suivez-nous sur Twitter @Spacedotcom et sur Facebook. Cette version de l’histoire publiée sur 45secondes.fr.

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