Parfois, il est difficile de se rappeler que la NASA fait aussi des recherches atmosphériques. Bien que généralement considérée comme la province de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), l’agence spatiale américaine a également un intérêt direct à explorer notre atmosphère et les technologies qui nous permettent de le faire. À ce titre, son programme NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) a accordé une subvention de phase I à une équipe de l’Université de Pennsylvanie pour développer un nouveau type de propulsion utilisant uniquement la lumière pour collecter des données dans la mésosphère difficile à explorer de la Terre.
La mésosphère est la partie de l’atmosphère qui s’étend de 50 km à 80 km, et elle présente plusieurs inconvénients pour les technologies d’exploration actuelles. Il est trop haut pour que les ballons ou les avions typiques puissent l’atteindre, ce qui rend les technologies d’exploration à haute altitude standard peu pratiques. Il est également trop bas pour les satellites, car leur orbite se dégraderait trop rapidement dans sa soupe relativement épaisse de molécules, rendant également l’autre plate-forme de détection spatiale typique impraticable. Jusqu’à présent, les chercheurs n’ont pu l’explorer que par le biais de fusées de recherche qui ne le traversent que quelques minutes avant de retomber sur Terre.
Entrez une nouvelle technologie du laboratoire du Dr Igor Bargatin, professeur de génie mécanique à l’Université de Pennsylvanie. La technologie tire parti d’un phénomène connu sous le nom de lévitation photophorétique pour faire flotter des appareils simplement en les frappant avec de la lumière.
Crédit – Chaîne YouTube de GALCIT Media
Cette technologie de propulsion peut sembler similaire à celle utilisée sur une voile solaire, mais les délicates couches de feuille utilisées sur les voiles solaires mourraient d’une mort horrible dans l’atmosphère terrestre. L’effet photophorétique, connu depuis près d’un siècle, utilise l’échauffement d’un solide par rapport au gaz ambiant comme force de levage. Comme l’indique le communiqué de presse du Dr Bargatin sur le site Web du NIAC, “Le [photophoretic] la force crée une portance dans les structures qui absorbent la lumière en bas tout en restant froides en haut.
La contribution du laboratoire du Dr Bargatin à cette science centenaire est de faire la première démonstration à grande échelle d’un système utilisant cette technologie. Les tentatives précédentes avaient toutes été à l’échelle du micromètre, car la force de levage est extraordinairement faible, ce qui rend difficile l’exercice d’une force de levage significative sur la charge utile à laquelle elle pourrait être attachée.
La conception du laboratoire dépend fortement de la pression dans laquelle ses plaques fonctionnent, et il se trouve que la mésosphère, dont la pression varie de 1 à 100 pascals, frappe juste au point idéal où l’action de levage est la plus efficace, créant suffisamment de portance pour tenir une sonde à l’échelle centimétrique dans les airs, potentiellement indéfiniment. Même avec seulement quelques centimètres, il existe de nombreux capteurs miniaturisés qui pourraient être intégrés à cette plate-forme pour relayer des données qui n’étaient auparavant accessibles que par des fusées de recherche.
Crédit – Chaîne YouTube MarsU
En fait, ces microvolants pourraient potentiellement rester en l’air indéfiniment si la technologie était modifiée pour utiliser l’énergie solaire et avoir un cycle jour/nuit où elle passerait de l’ascension le jour à la descente la nuit. Le Dr Bargatin et son équipe pensent également que la technologie pourrait être légèrement modifiée pour permettre une poussée horizontale, permettant à la plate-forme de détection de se déplacer vers n’importe quel point de la mésosphère en utilisant uniquement la lumière comme source de propulsion.
Comme pour toutes les subventions du NIAC, cette technologie en est encore à ses débuts et est loin avant qu’une mission avec une charge utile ne flotte dans la mésosphère. Cependant, avec la preuve de concept déjà terminée et récemment publiée, il semble probable que ce nouveau type de technologie de propulsion pourrait bientôt faire son temps au Soleil.
