En dépit d'être une idée qui vibre à l'intérieur de la tête des ingénieurs et des passionnés de l'espace depuis plus de 40 ans, les voiles solaires n'ont jamais vraiment gagné en popularité en termes de déploiement. Aujourd'hui, la NASA a franchi une étape importante vers le test de la technologie des voiles solaires à utiliser dans les futurs vaisseaux spatiaux.
Le vaisseau spatial Nanosail-D a été lancé le vendredi 19 novembre à 20 h 25. HNE de l'île Kodiak, en Alaska, et était ferroutage sur un autre satellite, tous deux à bord d'une fusée Minotaure IV. Il a été éjecté avec succès du lanceur à ce jour et est autonome. Bien que les voiles n'aient pas encore été déployées, c'est déjà une réalisation qui augure bien pour l'avenir de la voile solaire et de la technologie des petits satellites.
Le satellite Nanosail-D - communément décrit comme une «miche de pain» - a été éjecté du satellite Fast, Affordable, Science and Technology (FASTSAT) à 1 h 31 HNE le 6 décembre. Non seulement c'est la première tentative de la NASA de déployer une voile solaire dans l'espace, mais cela marque également la première fois qu'un nanosatellite est éjecté d'un autre satellite, ce qui prouve que c'est un moyen fiable pour mettre plusieurs satellites en orbite en même temps.
Nanosail-D est un nanosatellite - ou cubesat - conçu pour tester le potentiel des voiles solaires en freinage atmosphérique. De telles voiles - fabriquées à partir d'un matériau ultra-mince et léger, en l'occurrence le polymère CP1 - pourraient potentiellement être utilisées pour propulser un vaisseau spatial en dehors de notre système solaire. La voile Nanosail-D sera déployée en orbite terrestre basse, à environ 650 km (400 miles). La voile sera utilisée pour montrer comment une telle technologie pourrait ralentir les satellites lorsqu'ils doivent se désorbiter.
Actuellement, la désorbitation des satellites implique de les manoeuvrer sur une orbite de plus en plus basse en utilisant les moteurs du satellite, ce qui nécessite plus de propulseur à bord de l'engin spatial simplement pour en disposer correctement. Nanosail-D déploiera une voile et une orbite solaires pendant 70 à 120 jours, puis finira par tourner en spirale dans l'atmosphère terrestre pour brûler.
Puisqu'il sera en orbite si près de la Terre, son potentiel pour tester les voiles solaires comme propulsion n'est pas au centre de la mission; cependant, le déploiement d'une voile solaire est en soi un énorme défi d'ingénierie. Nanosail-D sera l'expérience parfaite pour tester si la méthode que la NASA utilisera pour déployer la voile est réalisable dans l'espace.
Immédiatement après l'éjection plus tôt dans la journée, une minuterie a commencé un compte à rebours de trois jours. Une fois qu'il atteindra zéro, il explosera - c'est-à-dire que quatre bômes jailliront du petit satellite et, en cinq secondes, la voile sera entièrement déployée jusqu'à sa portée de 100 pieds carrés (10 mètres carrés).
Dean Alhorn, chercheur principal NanoSail-D et ingénieur en aérospatiale au Marshall Space Flight Center, explique sur la page de la mission: «Le déploiement fonctionne exactement à l'opposé du ruban à mesurer du charpentier. Avec un ruban à mesurer, vous le retirez, ce qui enroule un ressort, et lorsque vous le relâchez, il est rapidement rentré. Avec NanoSail-D, nous enroulons les bômes autour de la broche centrale. Ces booms enroulés agissent comme le ressort. Environ sept jours après son lancement, il déploie la voile hors de l'axe central. »
Il y a eu d'autres tentatives de lancement et de déploiement de voiles solaires auparavant, mais une fois déployée, Nanosail D sera l'expérience de voile solaire la plus longue jamais tentée. La JAXA et l'agence spatiale russe ont déployé avec succès des expériences de voile solaire.
La JAXA a lancé une voile en forme de trèfle à bord d'une fusée-sonde en 2004, et l'expérience a duré environ 400 secondes. Ils ont également lancé le vaisseau spatial IKAROS en mai 2010, qui est actuellement en route vers Vénus, et volera de l'autre côté du Soleil depuis la Terre. Les Russes ont déployé avec succès un miroir de 20 mètres de diamètre à bord de la mission de ravitaillement Progress M-15 à Mir en 1993. Nommé Znamya 2, le miroir a projeté sur le sol une tache lumineuse de 5 km de large qui a balayé le sud de la France jusqu'à l'ouest. Russie, et a orbité pendant plusieurs heures avant de brûler.
La Planetary Society est probablement l'organisation la plus active et la plus enthousiaste en faveur de la technologie de la voile solaire. Ils développent actuellement une voile solaire similaire à celle de Nanosail-D, appelée Lightsail-1. La société a tenté de lancer une voile solaire appelée Cosmos 1 en 2005, mais la fusée transportant le satellite n'a pas tiré pendant sa deuxième étape et l'engin a été perdu.
Nanosail-D est dans sa deuxième itération. Le premier vaisseau spatial a été mis en service au début de 2008 et l'équipe - astrophysiciens et ingénieurs du Marshall Space Flight Center et du Ames Research Center - avait quatre mois pour assembler un satellite fonctionnel. Il a été lancé à bord d'une fusée Falcon 1 en août 2008, mais la fusée a brûlé dans l'atmosphère. Si les ingénieurs sont bons sur une chose, c'est la redondance - l'équipe a construit un deuxième Nanosail-D et a eu amplement le temps de résoudre certains des bugs et de développer encore plus la technologie.
La Planetary Society a presque eu la chance de lancer Nanosail-D, selon Louis Friedman, directeur exécutif de The Planetary Society, ils ont été contactés par l'équipe développant Nanosail-D après l'échec de la première tentative de lancement et leur ont demandé s'ils souhaitaient aider à lancer le deuxième vaisseau spatial Nanosail-D. La Planetary Society a accepté, mais l'équipe a ensuite trouvé de l'espace à bord du lancement de FASTSAT. Par conséquent, Lightsail-D est né de cette brève collaboration.
La minuterie décompte silencieusement ce qui promet d'être une mission passionnante et une étape potentielle dans l'avenir des vols spatiaux. Surveillez cet espace pour de nouveaux développements sur la mission.
Sources: communiqué de presse de la NASA, The Planetary Society, NASA Science, NASA Nanosail-D fact-sheet
