Le prototype de voile solaire de la NASA est coincé suite à une panne de moteur

Ce printemps, la NASA a lancé son Advanced Composite Solar Sail System (ACSSS), un tout nouveau prototype de voile solaire qui devait enfin amener ce concept très prometteur à maturité après des débuts plutôt timides. Malheureusement, l’engin se montre assez capricieux ; l’agence a révélé dans un billet que le véhicule n’avait toujours pas réussi à déployer son immense voilure à cause d’un pépin technique inattendu.

La mission avait pourtant démarré sous les meilleurs auspices. Le lancement à bord d’une fusée Electron de Rocket Lab — la Roll’s Royce des microlanceurs — s’est parfaitement déroulé, et l’ACSSS a réussi à s’insérer sur son orbite héliosynchrone sans le moindre problème. Le cubesat au cœur de l’engin a ensuite établi le contact avec les équipes au sol sans souci. Mais l’enthousiasme des opérateurs est vite retombé dès le début de la phase la plus délicate, celle du déploiement.

Le grand avantage d’une voile solaire, c’est qu’il s’agit d’un système de propulsion qui ne dépend pas d’une réserve de carburant embarquée à bord du véhicule ; elle exploite uniquement les photons émis par le soleil. En théorie, ce genre d’engin dispose donc d’une autonomie pratiquement illimitée.

Le souci, c’est que la poussée produite est extrêmement faible, même par rapport aux petits moteurs ioniques qui équipent un tas de petites d’ondes. Pour référence, selon la NASA, la force exercée sur la voile par le Soleil est à peu près équivalente au poids d’un trombone dans le creux de votre main !

Une structure de soutien innovante…

Pour obtenir une propulsion significative, il n’y a donc qu’une seule solution : augmenter la surface de la voilure. Or, c’est nettement plus difficile qu’on pourrait le penser. Car chaque fois que l’on cherche à augmenter cette surface, il faut aussi renforcer la structure de soutien (on parle de bômes) qui permet de déployer la voile et de la tendre. Et jusqu’à présent, ces éléments ont donné beaucoup de fil à retordre aux ingénieurs.

Les bômes ont tendance à être soit lourdes et métalliques, soit en composite léger avec une conception volumineuse. Or, ni l’une ni l’autre ne conviennent bien aux petits engins spatiaux d’aujourd’hui. Les voiles solaires ont besoin de bômes très grandes, stables et capables de se replier sans problème », expliquait la responsable du programme Keats Wilkie avant le lancement.

Pour sortir de cette impasse, la NASA a misé sur une nouvelle architecture. Ses équipes ont imaginé une bôme en matériaux composites en forme de tube qui peut être aplatie, puis repliée sur elle-même comme un mètre à ruban pour se déployer une fois en orbite. On obtient alors un objet suffisamment compact pour tenir dans une petite fusée, mais assez résistant pour soutenir parfaitement une grande voilure tout en restant très léger — du moins en théorie.

…qui a manqué ses grands débuts

C’est là qu’intervient l’ACSSS, dont la mission est de tester la viabilité de ce concept. Malheureusement, il semble avoir rencontré quelques soucis lors de son vol inaugural. L’engin s’est mis en pause peu après le début de la procédure de déploiement, à cause d’un capteur qui a détecté un courant trop important dans les moteurs chargés d’étendre la bôme. À l’heure actuelle, la voile est donc coincée.

La bonne nouvelle, c’est que le reste de l’électronique semble en parfaite santé. Aucun souci n’a été détecté du côté des systèmes de navigation et de communication. La NASA a donc pu rapatrier les données de l’ordinateur de bord pour conduire un diagnostic qui, dans l’idéal, permettra d’identifier la source du problème et de la résoudre à distance.

Un concept très prometteur

Si les ingénieurs parviennent à sortir l’Advanced Composite Solar Sail System de ce pétrin, ils pourront relancer le déploiement des 80 mètres carrés de voilure. Ils surveilleront alors le processus de très près à l’aide de nombreuses caméras pour vérifier si la tension et la symétrie de la voile sont conformes aux attentes. En cas de succès, ils passeront ensuite deux mois à vérifier le bon fonctionnement des différents sous-systèmes, à commencer par le comportement des bômes et de la voile en elle-même. Ils seront alors prêts à attaquer la dernière phase de la mission en multipliant les manœuvres pendant plusieurs semaines pour démontrer la viabilité du concept.

Si ce prototype apporte satisfaction, la NASA pourra commencer à voir plus grand. En théorie, ces bômes composites devraient pouvoir soutenir une voile encore bien plus grande : jusqu’à 500 mètres carrés en l’état, et jusqu’à 2 km² une fois que le concept sera arrivé à maturité. Le cas échéant, il s’agira d’une étape potentiellement très importante dans l’histoire de l’astronautique, car ces voiles solaires deviendront enfin intéressantes en pratique. Avec une telle surface, il sera possible de propulser des engins plus lourds que les petits CubeSat sur des distances énormes.

Il ne reste donc plus qu’à croiser les doigts pour que la NASA parvienne à sauver l’ACSSS ; rendez-vous à la prochaine mise à jour de l’agence.

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