Un jour, peut-être, la majeure partie de l’énergie utilisée sur terre proviendra de centrales solaires en orbite. De la science-fiction sûrement, mais aussi de très sérieux projets américain, chinois, japonais et russe.
Cette vieille idée a été remise au goût du jour récemment à la faveur des progrès technologiques. Mais les défis restent nombreux avant de pouvoir profiter d’une électricité sans fil compétitive et disponible partout sur la planète.
C’est un vieux serpent de mer, imaginé dès les années 1920 par le scientifique russe Constantin Tsiolkovsky, qui vient enfin de prendre forme en février : l’U.S. Naval Research Laboratory a testé un panneau solaire destiné à transmettre de l’énergie solaire sur Terre depuis l’espace. Ce panneau, nommé Photovoltaic Radiofrequency Antenna Module (PRAM), a été lancé en mai 2020 à bord du drone d’essai orbital X-37B de l’armée de l’air. Le module de 30 x 30 cm convertit la lumière solaire en énergie micro-ondes pour la rediriger vers la Terre, où elle est captée par des antennes qui la reconvertissent en électricité.
«Dans l’espace, le spectre lumineux contient plus de bleu ce qui permet d’ajouter une autre couche aux cellules solaires pour en profiter», explique sur CNN Paul Jaffe, l’un des développeurs du projet. «C’est l’une des raisons pour lesquelles la puissance par unité de surface d’un panneau solaire dans l’espace est supérieure à celle au sol. L’avantage unique des satellites d’énergie solaire par rapport à toute autre source d’énergie est sa transmissibilité mondiale. Vous pouvez envoyer de l’électricité à Chicago et une fraction de seconde plus tard, si besoin est, l’envoyer à Londres ou à Brasilia», ajoute-t-il. D’après un article de Science et Vie sur les défis du solaire spatial, le potentiel énergétique dans l’espace est sept fois plus important que sur terre: 1 371 watts/m², contre 200 watts/m² en moyenne au sol.
De sérieux obstacles techniques et économiques
L’une des difficultés est la température de fonctionnement du PRAM. « Au fur et à mesure qu’il se réchauffe, il est de moins en moins efficace », atteste Paul Jaffe. Aujourd’hui, le drone X-37B sur lequel est embarqué le module effectue des boucles de 90 minutes en orbite basse autour de la Terre durant lesquelles il passe la moitié de son temps dans l’obscurité, donc dans le froid. Mais en phase opérationnelle, les panneaux seraient placés en orbite géosynchrone, ce qui fait qu’ils seraient exposés la plus grande partie du temps au soleil.
Une autre difficulté concerne la transmission des micro-ondes vers la Terre. Les micro-ondes sont diffractées dans l’atmosphère, ce qui signifie que plus la longueur d’onde est grande, plus les antennes émettrices et réceptrices doivent aussi être grandes. Pour une antenne en orbite d’un kilomètre de diamètre, la surface au sol de l’antenne réceptrice devrait être de 10 kilomètres, d’après les calculs du physicien Marty Hoffert, cité par Science et Vie.
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