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Centrale solaire orbitale

Une centrale solaire orbitale (CSO), satellite de puissance solaire (SPS) ou centrale solaire spatiale (CSS), serait un satellite artificiel construit en orbite haute qui utiliserait une transmission d'énergie par micro-ondes ou par laser pour envoyer de l'énergie solaire à une très grande antenne sur Terre où elle pourrait être utilisée à la place de sources d'énergie conventionnelles et polluantes.

Projet de la NASA d'une centrale solaire orbitale de type tour solaire qui pourrait pratiquer une transmission d'énergie sans fil vers un vaisseau spatial ou un récepteur planétaire.

L'avantage de placer une centrale solaire en orbite, est qu'elle n'y serait pas affectée par les cycles jour-nuit, la météo et les saisons, en raison de sa vue constante du Soleil.

Cependant, les coûts de construction sont très élevés, et la CSO ne sera pas capable de concurrencer les sources d'énergie actuelles à moins que ne soit découvert un moyen de réduire le coût des lancements ou qu'une industrie spatiale soit développée afin qu'on puisse construire ce type de centrales à partir de matériaux pris sur d'autres planètes ou astéroïdes à basse gravité.

Historique
Projet de centrale solaire orbitale NASA, 1976

[4] (coĂ»t 50 millions de dollars) [5]

  • 1982 : Ă©tudes Boeing[6].
  • 1995 : Étude fresh look de la NASA[7].
  • 1998 : dĂ©monstration de transmission d'Ă©nergie sans fil par micro-ondes Ă  Grand Bassin, La RĂ©union[8].
  • 1999 : Ă©tude SERT de la NASA (22 millions de dollars)[5], Ă©tude de la DLR[9] - [10].
  • 2008 : dĂ©monstration de transmission d’énergie sans fil par micro ondes sur 148 km Ă  hawaii[14].
  • 2009 : un consortium d'entreprises japonaises (Mitsubishi[15] et IHI...) menĂ© par la JAXA annoncent leur participation Ă  un projet - [16] - [17].
  • 2010 : EADS Astrium annonce un projet avec pour objectif 10 kW au sol[18].

Modèles étudiés

Modèle de rĂ©fĂ©rence 1979 : parallĂ©lĂ©pipède de 10 km sur 5 km sur 0,5 de profondeur en orbite gĂ©ostationnaire, antenne de 1 km de diamètre, 5 gigawatts au sol, Ă©valuĂ© Ă  250 milliards de dollars pour le premier satellite[7].

  • disque solaire : 6 km de diamètre, 5 gigawatts au sol, orbite gĂ©o, Ă©valuĂ© Ă  50 milliards de dollars[7].
  • tour solaire Nasa : 15 km de long, orbite leo ou meo, 250 mĂ©gawatts au sol, Ă©valuĂ© Ă  15 milliards de dollars[7]

Mission de démonstration

En 2010 aux États-Unis, une mission de démonstration a été évaluée à 1,3 milliard de dollars. Elle comprendrait un satellite démonstrateur équipé d'un générateur de micro-ondes, ainsi que la construction d'un champ d'antennes redresseuses au sol avec un laser installé en son centre pour en guider le pointage[19] - [20].

Une démonstration à bord de l'ISS a été également proposée[21] - [10], ainsi que des SPS martiens et lunaires pour alimenter des rovers[22].

Construction depuis l'espace

Depuis des matériaux lunaires

Gerard K. O'Neill a proposé de les construire depuis des matériaux récupérés depuis la lune à l'aide d'une catapulte électromagnétique installée sur celle-ci[23]. La société Convair a évalué cette idée en 1979 pour la NASA entre 160 et 300 milliards de dollars de l'époque[24].

Sur la lune

David Criswell a proposĂ© de les construire sur la lune en utilisant les matĂ©riaux locaux Ă  l'aide de robots tĂ©lĂ©commandĂ©s et d'usines partiellement auto reproductrices (mission de dĂ©monstration Ă©valuĂ©e 60 milliards de dollars)[25] - [26] - [27] - [28].

Depuis un astéroïde

Il a été également proposé d'utiliser les ressources d'un astéroïde pour s'affranchir d'une partie des coûts de lancements depuis la terre[29] - [10].

Galerie Construction depuis l'espace
  • Une catapulte Ă©lectromagnĂ©tique sur la lune.Illustration Nasa
    Une catapulte électromagnétique sur la lune.Illustration Nasa
  • Une usine robotique partiellement auto reproductrice.Illustration Nasa
    Une usine robotique partiellement auto reproductrice.Illustration Nasa
  • Emetteurs micro ondes sur la lune, grue robotique, rover tĂ©lĂ©commandĂ©.Illustration Nasa
    Emetteurs micro ondes sur la lune, grue robotique, rover télécommandé.Illustration Nasa
  • Champs de panneaux solaires sur la lune.Illustration Nasa
    Champs de panneaux solaires sur la lune.Illustration Nasa
  • Un satellite de puissance solaire construit depuis un asteroide.Illustration Nasa
    Un satellite de puissance solaire construit depuis un asteroide.Illustration Nasa

Articles connexes

Notes et références
  1. (en) « Content of appendices », sur ursi.org
  2. Deschamps, « Transmission d’énergie sans fil - État de l’art et perspectives d’applications », REE, no 8,‎ (lire en ligne) [PDF]
  3. « Wireless Power Transmission 30kw over 1 mile at 82.5% efficiency Goldstone 1975 », sur youtube.com [vidéo]
  4. (en) « Satellite Power System Concept Development and Evaluation Program », sur nss.org
  5. John Mankins, « Audition à la Chambre des représentants des États-Unis », The Subcommittee on Space and Aeronautics, Committee on Science, U.S. House of Representatives,‎ (lire en ligne)
    Testimony of John Mankins before House Science Committee Hearings on Solar Power Satellites
    Statement of John C. Mankins
    Manager, Advanced Concepts Studies
    Office of Space Flight, NASA

    Before the Subcommittee on Space and Aeronautics
    Committee on Science, U.S. House of Representatives
  6. http://www.boeing.com/history/boeing/solarsat.html « Copie archivée » (version du 6 août 2018 sur Internet Archive)
  7. (en) « 6A Fresh Look atSpace Solar Power:New Architectures,Concepts andTechnologies », sur space.nss.org
  8. Guy Pignolet, Joseph Hawkins, Noboyuki Kaya, Jean-Daniel Lan Sun Luk, Frédéric Lefèvre, Vladimir Loman, Yoshihiro Naruo, François Valette et Vladimir Vanke, « IAF-96-R.2.08 - Résultats de l'étude de cas de Grand Bassin à La Réunion : Concept opérationnel pour le transport de 10 kW par faisceau micro-ondes », 47ème Congrès international d'astronautique, Pékin (Chine),‎ (lire en ligne)
  9. W. Seboldt et al., « European Sail Tower SPS concept », Acta Astronautica, vol. 48, nos 5-12,‎ , p. 785-792 (lire en ligne)
  10. ftp://ftp.estec.esa.nl/pub2/msm-mrh/EPM%20Study%20Documents/1-6353%20RD1%20SE&U%20Final%20Report.pdf
  11. http://www.esa.int/gsp/ACT/nrg/op/SPS/History.htm « Copie archivée » (version du 6 août 2018 sur Internet Archive)
  12. Summerer,Mankins,Kaya,Celeste,Pignolet, « Présentation de l'état des recherches sur les centrales solaires spatiales », inconnu,‎ (lire en ligne)
  13. Leopold Summerer et Franco Ongaro, « Où capter l’énergie solaire ? - Comparaison des concepts spatiaux et terrestre », REE, no 9,‎ (lire en ligne)
  14. (en) Becky Iannotta Tech, « Experiment Boosts Hopes for Space Solar Power », sur Space.com, (consulté le )
  15. « http://www.mitsubishielectric.com/bu/space/rd/solarbird/index.html »(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?)
  16. « http://www.jaxa.jp/article/interview/vol53/index_e.html »(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?)
  17. « http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/4403-international-lenergie-spatiale-seduit-les-japonais.php »(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?)
  18. Robert Lainé (directeur technique Astrium), « l'énergie solaire depuis l'espace par rayon laser », ciel et espace,‎ (lire en ligne)
  19. « NextBigFuture.com – Coverage of Disruptive Science and Technology », sur www.nextbigfuture.com (consulté le )
  20. (en-US) « SD HLV: Early SPS demonstration mission outlined – Risk assessment findings – NASASpaceFlight.com » (consulté le )
  21. (en) Technology Applications that Support Space Exploration : American Institute of Aeronautics and Astronautics147th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference AIAA 2011-.... 31 Jul - 3 Aug 2011, San Diego, California (lire en ligne)
  22. (en) Second Beamed Space-Power Workshop: proceedings of a workshop, NASA, (OCLC 35460471, lire en ligne)
  23. http://md1.csa.com/partners/viewrecord.php?requester=gs&collection=TRD&recid=A8051563AH&q=Astronautics+and+Aeronautics+18%3A46-51+1980&uid=790885634&setcookie=yes « Copie archivée » (version du 6 août 2018 sur Internet Archive)
  24. (en) General Dynamics Convair Division, Lunar Resources Utilization for Space Construction, (lire en ligne [PDF])
  25. DR. David et R. Criswell, University of Houston, « Lunar Solar Power System: Industrial Research, Development, and Demonstration », World Energy Council 18th Congress, Buenos Aires,‎ (lire en ligne)
  26. http://www.nss.org/settlement/ssp/library/2000-FinalReport-AutonomousConstructionAndManufacturing.pdf
  27. http://www.highfrontier.org/Archive/Jt/s5.05b.Ignatiev%20Moon%20Base%20Conf%2010-05.pdf « Copie archivée » (version du 6 août 2018 sur Internet Archive)
  28. DR. David et R. Criswell, « Solar Power via the Moon », The Industrial Physicist,‎ (lire en ligne)
  29. « IV-2 », sur space.nss.org (consulté le )
  30. « The Space Review: A renaissance for space solar power? », sur www.thespacereview.com (consulté le )

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