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La voile solaire du satellite LightSail-2 s’est déployée dans l’espace le 25 juillet 2019

Voiles solaires, l’espace prend le large

58 min
À retrouver dans l'émission

A quand remonte la découverte de la propulsion photonique et comment le principe de la voile solaire en a-t-il découlé ? Comment fonctionne une voile solaire ? Quelles sont les expérimentations en cours et à venir pour tester cette technologie ? Quelles sont ses limites ? Comment les dépasser ?

La voile solaire du satellite LightSail-2 s’est déployée dans l’espace le 25 juillet 2019
La voile solaire du satellite LightSail-2 s’est déployée dans l’espace le 25 juillet 2019 Crédits : Josh Spradling / The Planetary Society

Depuis le début de la conquête spatiale, l’industrie aéronautique cherche la solution la plus économe, la moins lourde, la plus énergétique, et celle qui entretient le meilleur rapport entre toutes ces contraintes pour aller explorer l’espace. La première, la principale : c’est la propulsion chimique, les bons vieux ergols. Puis il y a eu la propulsion nucléaire, le moteur ionique. Et depuis quelques années, une nouvelle méthode de propulsion hyper légère, qui a fait ses preuves et qui pourrait même emmener des micro-sondes jusqu’au système de Proxima du centaure : les voiles solaires.

Voiles solaires, l’espace prend le large : c’est le programme hissé haut qui est le nôtre pour l’heure qui vient. Bienvenue dans La Méthode scientifique.

Et pour évoquer cette navigation au très long cours, nous avons le plaisir de recevoir aujourd’hui Michael Kahn, ingénieur affecté au Centre Européen des Opérations Spatiales et Jean-Yves Prado, ingénieur retraité du CNES, et président de l’association U3P, l’Union pour la Promotion de la Propulsion Photonique.

Le reportage du jour

Rencontre avec Olivier Boisard, ingénieur, professeur à l’Ecole Centrale de Lille et ancien président de l’U3P, une association pour la promotion de la propulsion photonique. Quand la voile solaire s’invite dans les classes prépas, ou les lycées pour des ateliers. Par Antoine Beauchamp :

Écouter
9 min
LA_METHODE_SCIENTIFIQUE - reportage Antoine Beauchamp/ Olivier Boisard voiles solaires

Les repères

  • Des premières observations et hypothèses formulées par Johannes Kepler en 1619 au lancement d’Ikaros en 2010, l’histoire de la propulsion photonique couvre près de 4 siècles.
  • La première utilisation d’une voile solaire dans l’espace remonte au 21 juillet 1969, au moment du premier pas de l’homme sur la Lune. C’est d’ailleurs le premier objet planté sur le sol lunaire, avant même le drapeau américain. Aujourd’hui, les applications de la voile solaire dans le domaine du spatial dépasse la simple récolte de photons solaires à des fins d’analyse.
  • Les scientifiques pensent notamment à la voile solaire pour contrôler l’altitude des satellites en orbite, en particulier pour ceux dont le lancement est encore à venir, ce qui permettraient de s’abstenir du besoin de carburant et a fortiori du poids de l’ensemble. Les coûts de lancement seraient donc drastiquement réduits. Et vu que les voiles solaires sont manœuvrables, la mission Nanosail-D de la NASA a même permis de tester cette technologie pour la désorbitation passive de satellites futurs.
  • Mais le véritable enjeu de l’utilisation de la voile solaire reste le domaine de la propulsion photonique, et de la possibilité d’aller plus loin dans l’espace, sans limite. Le principe est d’utiliser les photons du Soleil pour avancer : ils rebondissant sur la toile, ce qui finit petit à petit par la “pousser”, comme le fait le vent sur une voile de bateau. C’est une poussée infime bien sûr, mais continue, dans la direction opposée à cette lumière en train de rebondir.
  • Les scientifiques sont toutefois bien conscient des limites de la voile solaire : sa taille (plus la voile est grande, plus les risques de déchirement lors de son déploiement dans l’espace augmentent) et sa petite vitesse. En effet, bien que l’éner­­gie soit inépuisable, il est encore impos­­sible de concen­­trer les rayons du Soleil sur une voile afin d’ob­­te­­nir une propulsion suffisante pour atteindre des astres loin­­tains.
  • Le projet Starshot, initialement conçu par Yuri Milner, Stephen Hawking et Mark Zucker­­berg en 2016, ambitionne de s’affranchir de ces limites en concentrant la quantité de photons reçus par les voiles, augmentant ainsi d’autant la puissance de leurs poussées et donc la vitesse initiale des objets spatiaux associés, à la sortie de leur emprise de l’attraction terrestre. Il s’agirait donc d’utiliser la propulsion laser, autrement dit la puissance d’un flux de photons concentrés envoyé depuis le sol terrestre en direction des voiles déployées dans l’espace. Le futur du voyage spatial ?

Pour aller plus loin

[Thread] Retrouvez toutes les sources de l'émission sur le fil Twitter de La Méthode scientifique

Les références musicales

Le titre du jour : « Space traveler » par James Vincent

Le générique de début : "Music to watch space girls by", par Leonard Nimoy

Le générique de fin : "Says" par Nils Frahm

Chroniques
16H02
5 min
Le Journal des sciences
L'observation d'une pépinière stellaire d'une galaxie lointaine
Intervenants
  • Ingénieur affecté au Centre européen des opérations spatiales (ESOC)
  • Ingénieur retraité du CNES. Président de l’association loi 1901 U3P (Union pour la promotion de la propulsion photonique)
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