L’énergie solaire spatiale (SBSP) est considérée comme l’une des technologies les plus prometteuses pour lutter contre le changement climatique. Le concept demande aux satellites en orbite terrestre basse (LEO) de collecter de l’énergie sans interruption et de la transmettre aux stations de réception sur Terre. Cette technologie contourne le principal facteur limitant de l’énergie solaire, à savoir la façon dont elle est soumise au cycle diurne et climatique de la planète. Alors que la perspective de SBSP a été considérée comme prometteuse pendant des décennies, ce n’est que ces dernières années qu’elle est devenue pratique, grâce à la baisse des coûts d’envoi de charges utiles dans l’espace.
Cependant, la technologie a des applications au-delà de fournir à la Terre une énergie propre abondante. L’Agence spatiale européenne (ESA) l’étudie également comme un moyen de prouver la puissance sur la Lune grâce à l’étude “Clean Energy – New Ideas for Solar Power from Space”, qui a récemment produit un démonstrateur technologique connu sous le nom de Greater Earth Lunar Power Station. (GEO-LPS). Cette technologie pourrait fournir une alimentation électrique stable pour les opérations futures sur la Lune, qui comprennent la création d’une base lunaire permanente comme le village lunaire proposé par l’ESA.
Le concept GEO-LPS a été conçu par la société suisse Astrostrom dans le cadre de la campagne Open Space Innovation Platform (OSIP) de l’agence et grâce au financement du programme Discovery de l’ESA. L’étude envisage un satellite d’énergie solaire fonctionnant au point de Lagrange Terre-Lune L1, à environ 61 350 km (38 120 mi) de la surface lunaire, recueillant en continu 23 mégawatts (MW) d’énergie et la transmettant à des récepteurs sur la surface lunaire via des émetteurs de micro-ondes. . Ce satellite répondrait aux besoins des futures activités de surface, y compris les futurs habitats et installations de surface.
La conception, inspirée de la forme d’un papillon, comprend des panneaux solaires en forme de V avec des antennes intégrées déployées dans une configuration en hélice qui mesurent plus d’un kilomètre carré (0,386 mi) de diamètre. Les cellules solaires sont basées sur des recherches antérieures soutenues par l’ESA, qui ont montré comment des cellules solaires à couche monograin de pyrite de fer pouvaient être fabriquées à l’aide de régolithe lunaire. Comme l’équipe Astrom l’a indiqué dans sa proposition, cette combinaison d’utilisation des ressources in situ (ISRU) et d’assemblage en orbite permettrait de surmonter l’un des principaux défis du SBSP :
“Le principal obstacle à la mise en œuvre du SBSP est le lancement d’un satellite d’énergie solaire (SPS) depuis la surface de la Terre. Le concept SPS-ALPHA Mark-II de John Mankins propose que le système de production d’énergie photovoltaïque (PV) se compose d’un très grand nombre d’éléments PV modulaires produits en série qui s’auto-assembleraient dans la structure SPS. David Criswell a introduit une variante significative du concept SPS appelé Lunar Power System (LPS) qui proposait l’utilisation in situ de matériaux lunaires pour la construction des éléments SPS.
La construction de ces éléments serait gérée par un processus de fabrication automatisé, qui serait connecté à un système de pilote de masse pour déployer les éléments en orbite lunaire. En plus de fournir de l’énergie, la conception toroïdale permet un habitat central et un centre de contrôle qui utilise de l’eau et du “lunarcrete” pour fournir une protection contre les radiations. Il servirait également de passerelle entre la Terre et la Lune, fournissant une gravité simulée en tournant sur son axe, permettant aux personnes destinées à la Lune de s’adapter à l’avance à la gravité lunaire ou de se réajuster à la gravité terrestre avant de rentrer chez elles. Comme l’a déclaré l’équipe :
“Le GE?-LPS intègre un système de propulsion électrique ionique pour activer la gravité artificielle pour l’équipage et les invités ainsi que pour fournir une maniabilité et un contrôle d’attitude. Comme les opérations de fabrication lunaires pourraient être adaptées à n’importe quelle dimension, les SPS assemblés en orbite terrestre pourraient fournir l’énergie solaire propre indispensable à des fins terrestres.
Plusieurs agences spatiales prévoient de construire des habitats lunaires autour du bassin du pôle sud d’Aitken au cours de cette décennie et de la suivante. Cela comprend le camp de base Artemis de la NASA, le village lunaire de l’ESA et la station de recherche lunaire internationale sino-russe (ILRS). En plus d’être une solution élégante pour répondre aux besoins en énergie de ces installations, les satellites solaires de fabrication lunaire offrent également plusieurs avantages pour la Terre. Pour commencer, ils nécessiteraient environ cinq fois moins de delta-v (accélération) pour les placer sur une orbite terrestre géostationnaire (OSG) par rapport aux satellites lancés depuis la Terre.
En outre, l’étude a révélé que les satellites solaires produits sur la Lune seraient moins chers que ceux fabriqués sur Terre et que l’électricité produite serait compétitive par rapport à toute alternative d’énergie terrestre. Enfin, l’étude a révélé que GEO-LPS pouvait être réalisé sans aucune percée technologique supplémentaire. La plupart des technologies et processus de base – y compris l’exploitation minière, l’enrichissement et la fabrication lunaires – sont déjà utilisés ou en cours de développement aujourd’hui. Bien qu’une ingénierie importante soit impliquée, celle-ci pourrait être extrapolée ou adaptée à l’environnement lunaire sans trop de problèmes.
En fin de compte, le but du GEO-LPS est de valider les technologies clés qui éclaireront l’initiative de recherche et développement SOLARIS de l’ESA. Cette initiative vise à évaluer la viabilité technique, politique et programmatique du SBSP et la production à grande échelle de satellites solaires pour répondre au besoin croissant de la Terre en énergies alternatives propres. Comme l’a expliqué Sanjay Vijendran, chef de l’équipe de stratégie d’exploration de Mars de l’ESA et responsable de l’initiative SOLARIS :
«Le lancement d’un grand nombre de satellites d’énergie solaire à l’échelle du gigawatt en orbite depuis la surface de la Terre se heurterait au problème d’un manque de capacité de lancement ainsi qu’à une pollution atmosphérique potentiellement importante. Mais une fois qu’un concept comme GEO-LPS a prouvé les processus de fabrication de composants et le concept d’assemblage d’un satellite d’énergie solaire en orbite lunaire, il peut ensuite être mis à l’échelle pour produire d’autres satellites d’énergie solaire à partir de ressources lunaires pour servir la Terre.
Cette étude pourrait conduire à un prototype de futures colonies dans l’espace cislunaire qui pourrait faciliter l’exploration lunaire et les intérêts privés – tels que l’exploitation minière lunaire, l’exploitation minière d’astéroïdes géocroiseurs, le tourisme lunaire et d’autres entreprises spatiales commerciales. “Cela créerait également de nombreux autres avantages en plus de fournir suffisamment d’énergie propre pour la Terre”, a ajouté Sanjay, “y compris le développement d’un système de transport cislunaire, d’installations d’exploitation minière, de traitement et de fabrication sur la Lune et en orbite, ce qui entraînerait un deux- l’économie de la planète et la naissance d’une civilisation spatiale.
Lectures complémentaires : ESA
