1. Photons solaires et pression : Lorsque la lumière du soleil atteint la voile solaire, composée d'un matériau réfléchissant, les photons transportent leur élan. Lorsque la lumière du soleil est réfléchie, ce changement d'élan transfère la pression sur la surface de la voile. Cette pression peut générer une force suffisante pour propulser le vaisseau spatial dans l’espace.
2. Conservation de l'élan : Le principe clé qui sous-tend les voiles solaires est la conservation de la quantité de mouvement. L'impulsion des photons réfléchis par la surface de la voile doit être conservée. Ainsi, lorsqu'un seul photon frappe la voile et est réfléchi, il transfère une petite quantité d'impulsion au vaisseau spatial, ce qui lui fait gagner une légère augmentation de vitesse.
3. Voiles légères et grandes : Les voiles conçues pour la navigation solaire sont extrêmement fines et légères pour maximiser la surface réfléchissante tout en minimisant leur masse globale. Ils sont constitués de fines couches de matériaux comme le Mylar aluminisé ou même le Kapton doré pour une meilleure réflectivité. La grande surface garantit qu’une quantité suffisante de lumière solaire est exploitée efficacement.
4. Force continue et sans propulseur : Contrairement à la propulsion de fusée conventionnelle qui nécessite de brûler du carburant et d'expulser de la masse pour la poussée, les voiles solaires assurent une propulsion continue sans aucun propulseur. Une fois que le vaisseau spatial reçoit un premier coup de pouce et déploie sa voile solaire, il repose uniquement sur le transfert d’impulsion de la lumière solaire réfléchie.
5. Contrôle via l'orientation de la voile : Contrairement à la Terre, où la présence de l'air nécessite des conceptions spécialisées telles que des profils aérodynamiques pour les ailes, les voiles solaires fonctionnent dans le vide de l'espace où les ailes ne sont pas nécessaires. Le contrôle de l'orientation de la voile peut modifier les forces de pression du rayonnement solaire et modifier la trajectoire et la vitesse du vaisseau spatial.
6. Accélération à faible poussée : Étant donné que l'accélération subie par les voiles solaires en raison de la pression du rayonnement solaire est relativement faible, la voile solaire repose sur une propulsion longue et continue au fil du temps pour atteindre des vitesses significatives.
7. Missions potentielles : La technologie des voiles solaires a suscité un intérêt considérable pour les missions de longue durée, telles que les missions de sondes solaires visant à étudier le Soleil et les missions conçues pour visiter des comètes ou des astéroïdes situés à de grandes distances héliocentriques, pour lesquelles les techniques de propulsion traditionnelles ne sont pas aussi efficaces.
Dans l’ensemble, la technologie des voiles solaires exploite l’énergie de la lumière solaire pour assurer la propulsion dans l’espace sans avoir besoin de transporter de propulseurs, ce qui conduit à des missions sans propulseur avec une accélération efficace sur le long terme. Cette forme unique de propulsion est prometteuse pour une exploration avancée et le potentiel de missions atteignant les régions les plus éloignées de notre système solaire ou même l’espace interstellaire.
