L'énergie solaire est devenue un point central de la bataille pour atténuer le changement climatique. Le potentiel de l'énergie solaire est énorme :la Terre reçoit autant d'énergie solaire en une heure que l'ensemble de l'humanité en utilise en un an. Même avec autant d'énergie frappant la Terre, ce n'est qu'une infime fraction de la production totale du soleil. Une partie de cette autre énergie solaire frappe d'autres planètes, mais la plupart sont juste perdus dans le vide de l'espace lointain.

Il existe un certain nombre de groupes qui exploitent diverses technologies pour capter une partie de cette énergie perdue. L'une des technologies les plus courantes à l'étude est l'idée du satellite de puissance. Récemment, l'un de ces groupes du Naval Research Laboratory (NRL) américain a franchi une étape importante dans le développement de la technologie des satellites de puissance en lançant son satellite de test du module d'antenne RF photovoltaïque (PRAM).

L'idée sous-jacente aux satellites de puissance est appelée « transmission de puissance ». les systèmes de faisceaux de puissance utilisent l'une des trois fréquences de lumière pour transmettre des quantités importantes de puissance sur une distance sans fil. L'année dernière, Le NRL a fait une démonstration réussie d'un système de faisceaux de puissance terrestre utilisant un laser infrarouge.

Le faire depuis l'espace présente cependant une toute nouvelle série de défis, et pas nécessairement seulement techniques. Dr Paul Jaffe, le responsable technique du projet PRAM, a décrit le processus de sélection pour un lancement orbital comme l'équivalent de Shark Tank, de nombreux IP présentant leurs idées pour un voyage en orbite. Après plusieurs années d'essai, PRAM a enfin eu le temps de briller lors du lancement du X-37B le 17 mai.

PRAM ne brillera pas vraiment, cependant, sa surface est recouverte de panneaux solaires noirs, et ses entrailles se composent du premier matériel jamais lancé en orbite qui convertit l'énergie solaire en micro-ondes. Le satellite lui-même est relativement petit (30 cm de côté), et ne transmettra aucune puissance à la Terre. Au lieu, il collectera des données qui serviront de points de comparaison utiles à une expérience utilisant un système similaire précédemment mené sur Terre.

Il y avait plusieurs mesures du test basé sur Terre que l'équipe PRAM espérait reproduire dans l'espace. L'efficacité de la conversion du solaire au micro-ondes était l'un des facteurs les plus importants. Sans une efficacité suffisamment élevée, les futurs lancements pourraient être prohibitifs pour la quantité d'énergie générée par le système.

La gestion thermique est une autre mesure extrêmement importante que l'équipe attend avec impatience. Sur Terre, les systèmes de refroidissement élaborés sont relativement simples à attacher à une source de chaleur. Cependant, ces méthodologies ne fonctionnent pas aussi bien dans l'espace, ce qui peut entraîner des problèmes de gestion thermique pour toute électronique de puissance en orbite. L'équipe espère atteindre des chiffres de gestion thermique similaires à ceux observés sur Terre à partir de leur système de refroidissement radiatif.

L'efficacité et la gestion thermique entrent toutes deux dans le calcul du paramètre le plus important des systèmes satellitaires de puissance :la densité de puissance. Si la puissance est trop concentrée, le système pourrait potentiellement brûler tout ce sur quoi il est pointé. S'il est trop bas, alors pas assez de puissance est reçue à la station de base pour être utile dans la production d'électricité.

La conception des stations de base est également un facteur clé du succès à long terme des technologies de satellites de puissance. Chaque gamme de fréquences nécessiterait un style différent de station de base. PRAM utilise les micro-ondes comme moyen de transmission de puissance. Bien que la plupart des gens pensent généralement aux micro-ondes comme une méthode pour réchauffer les restes de pizza, les fréquences de signal pour Bluetooth Low Energy et WiFi peuvent également être considérées dans le spectre des micro-ondes.

Le niveau d'éclairement reçu par le système a également un impact majeur sur la puissance de sortie et la gestion thermique. Il s'agit d'un point de données que l'équipe n'a pas pu collecter sur Terre, et ils attendent avec impatience d'obtenir des données indiquant le meilleur temps d'éclairage pour les futures missions. En orbite géosynchrone, un satellite peut être exposé au soleil 99% du temps. Cependant, il y a un compromis entre le temps passé au soleil et la gestion thermique. Le prototype PRAM a été lancé dans une configuration orbitale qui permettra à l'équipe de calculer les efficacités, densités de puissance et charges thermiques de différentes périodes d'éclairage. L'équipe utilisera ensuite ces points de données pour planifier la trajectoire orbitale optimale pour d'autres lancements de test.

Le résultat final de ces autres lancements d'essais serait un système de satellites solaires commercialement viable qui fournirait une puissance supplémentaire à des endroits spécifiques sur Terre avec peu ou pas de coûts supplémentaires une fois le satellite en orbite. Il existe déjà de nombreuses entreprises et entités de recherche développant des versions de systèmes de faisceaux électriques qui attendent avec impatience les résultats du test PRAM.

Le Dr Jaffe note que la voie de la commercialisation repose entièrement sur les ressources affectées au développement d'un satellite commercialement viable. Le délai d'obtention d'un satellite électrique commercialement viable pourrait être relativement rapide s'il disposait d'un financement important. D'autre part, la technologie pourrait mourir à ses débuts si l'argent est retiré. Le développement de la technologie n'en est qu'à ses débuts, et les données que PRAM collecte sont une étape nécessaire dans le processus de réduction des risques nécessaire pour que les satellites de puissance deviennent commercialement viables.

Une autre étape à franchir pour la viabilité commerciale est l'acceptation par le public. En mentionnant les idées de satellites de puissance à la plupart des gens, leurs pensées immédiates se tournent vers Icare, l'arme solaire fictive dans le film de James Bond "Meurs un autre jour". Dans ce film, le satellite fait fondre un hôtel de glace et montre son potentiel à détruire des parties beaucoup plus vastes du monde.

Le Dr Jaffe s'empresse de souligner les différences entre PRAM et Icarus. Icarus est ce qu'on appelle une "plate-forme d'énergie dirigée, " sur lequel la Marine travaille également, mais utilise une physique différente de celle du système de faisceau de puissance qui constitue la PRAM. Il mentionne également qu'il serait exceptionnellement difficile de transformer un système de faisceau de puissance en une arme :« Si vous mettez une loupe devant votre routeur Wi-Fi, ça ne commence pas à faire fondre quoi que ce soit."

Bien que quoi que disent les scientifiques, cela n'apaisera peut-être pas toutes les craintes du public face à un tel système, les avantages potentiels de la diffusion d'énergie pourraient l'emporter sur ces craintes. Beaucoup plus de travail est nécessaire avant que les entreprises ne commencent à investir dans des fermes rectenna géantes pour collecter cette énergie autrement gaspillée. Mais dans les prochains mois, NRL hopes to collect some data with PRAM that will bring commercial power-beaming systems a few steps closer to reality.