Le projet Space Solar Power Incremental Demonstrations and Research Project (SSPIDR) est une série de démonstrations intégrées et de maturation technologique visant à développer des capacités de collecte et de transmission d’énergie solaire dans l’espace. (Crédit : AFRL)

WASHINGTON: Northrop Grumman approche du prochain test au sol du projet d’énergie solaire spatiale lointaine du Laboratoire de recherche de l’Air Force, y compris le transfert sans fil de l’énergie récoltée à partir des rayons du soleil – l’énergie qui pourrait être collectée sous forme d’électricité au sol, une clé a déclaré le responsable de l’entreprise.

En cas de succès, le test dans les semaines à venir représentera une nouvelle étape dans l’ambitieuse initiative de l’AFRL Space Solar Power Incremental Demonstrations and Research (SSPIDR), un portefeuille de sous-projets interdépendants visant à démontrer la technologie fondamentale des satellites à énergie solaire.

Northrop Grumman s’associe à l’AFRL sur SSPIDR, ayant investi quelque 15 millions de dollars de ses propres fonds de recherche dans le projet. La société a également reçu un peu plus de 100 millions de dollars de l’AFLR en 2018 pour la mission phare de l’initiative, un satellite expérimental appelé Arachne.

Le satellite Arachne transportera la charge utile SSPRITE (Space Solar Power Radio Frequency Integrated Transmission Experiment), également développée par Northrop Grumman, pour collecter et convertir l’énergie solaire. Arachne sera basé sur le bus Helios, fourni sans surprise par Northrop Grumman Space Systems. L’AFRL prévoit actuellement un lancement au début de 2025, suivi de mois de démonstrations en orbite.

Arachne a franchi avec succès sa première étape critique en décembre, en testant avec succès au sol une dalle légère pour collecter le rayonnement solaire et la convertir en énergie radiofréquence (RF). La prochaine étape dans la construction d’un satellite à rayonnement solaire consiste à transmettre cette énergie RF au sol à l’aide d’un émetteur à micro-ondes ou d’un laser. Et c’est l’objectif du prochain test au sol, prévu dans les prochains mois.

Paul Matthews, un membre de Northrop Grumman sur le projet, a déclaré à Breaking Defense que la deuxième démonstration impliquera une soi-disant rectenna (pour antenne de redressement) « pour démontrer non seulement la conversion solaire-RF mais aussi le transfert d’énergie sans fil ».

Les Rectennas, qui convertissent l’énergie électromagnétique en électricité utilisable, sont actuellement utilisées pour alimenter de petits appareils microélectroniques tels que les cartes de crédit sans contact et les étiquettes d’identité par radiofréquence (RFID).

Bien sûr, l’utilisation de rectennas pour créer de l’électricité afin d’alimenter sans fil des bases aériennes lointaines ou des essaims de drones est un problème à une échelle beaucoup plus grande, nécessitant des terrains de football remplis de rectennas utilisant la technologie d’aujourd’hui. Mais c’est un problème futur et ne fait pas actuellement partie de l’effort SSPIDR.

Et ce n’est qu’une des technologies habilitantes pour l’énergie solaire spatiale qui n’a pas encore prouvé sa viabilité, faisant face à la fois à des défis d’ingénierie et à des obstacles de mise à l’échelle.

Par exemple, les expériences en cours dans le cadre du sous-projet SSPRITE n’impliquent qu’une seule des nombreuses tuiles de conversion de puissance légères qui seraient nécessaires. Pour le sat Arachne, l’AFRL a l’intention de construire et d’intégrer neuf de ces tuiles.

Le rayonnement solaire est également un problème pour l’électronique sensible à bord des satellites. Et étant donné que les composants de collecte d’énergie solaire devraient être directement exposés, une autre partie de l’initiative SSPIDR globale de l’AFRL vise à développer des moyens de gérer la chaleur en toute sécurité. Cette expérience, baptisée SPIRRAL, pour Space Power Infrared Regulation and Analysis of Lifetime, fera la démonstration de la technologie de « gestion thermique » et devrait voler sur la Station spatiale internationale en 2023.

Un autre défi majeur est que les satellites à énergie solaire nécessiteront de très grandes antennes à réseau phasé pour le rayonnement, a déclaré Matthews. Cela signifie que non seulement ils doivent pouvoir se replier comme un origami pour être stockés pendant le lancement, puis se déplier sans s’emmêler une fois le satellite en orbite, mais ils nécessiteront également une surveillance et un ajustement constants pour les déformations qui interrompraient la transmission.

« La physique a été résolue, donc la technologie est là. C’est un problème d’ingénierie », a-t-il déclaré. « C’est très dur problème d’ingénierie. Je ne veux donc pas minimiser cela.

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