Giugno 28, 2022

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Un nouveau type de voile solaire (à diffraction) pourrait révolutionner l’exploration space

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Dans le cadre du program Concetti avanzati innovativi della NASA (NIAC), l’agenzia spaziale americana a sélectionné un progetto di voile solaire, qui pourrait ouvrir la voie à de nouvelles destinazioni. Cette innovation, baptisée Diffractive Solar Sail, pourrait s’avérer beaucoup plus efficace que les voiles solaires existantes. Grâce au phénomène de diffraction, elle peut exploiter au maximum toute la lumière solaire collectée. Un vaisseau space doté de cette voile serait dès lors plus efficace et plus maniable.

La parte superiore degli spazi aperti funziona con l’aujourd’hui avec des moteurs-fusées à ergols o des moteurs ioniques. Il est donc étrange d’imaginer un vaisseau à voile voyageant à travers l’espace. Pourtant, la propulsion à voile solaire a déjà fait ses preuves. De par la faible poussée générée, ce dispositif ne permet évidemment pas à un engin de quitter le sol terrestre, mais il est tout à fait utilisable sur des appareils en orbite ou ayant atteint la vitesse de lib

Le concept a notamment été testé par l’agence spazial japonaise (JAXA), qui en 2010, a lancé figlio vaisseau IKAROS doté d’une voile solaire en polyimide de 200 m², recouverte de cellule solaris sul 10% della superficie. Cette démonstration technologique visait à évaluer les performance de ce type de propulsion. Plus récemment, The Planetary Society — une organization mondiale à ma non lucrative consacrée à l’exploration space — a elle aussi testé la navigation solaire à travers deux projets, LightSail 1 et Vela leggera 2, lance en 2015 et 2019 rispettivi. LightSail 2 continua a viaggiare nella missione e permette di raccogliere gli indumenti essenziali sulla modalità di propulsione.

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Une voile qui repose sur le phénomène de diffraction

Les voiles solaires fonctionnent grâce à la pression esercitate per i fotoni della lumière solaire (appelée pression de radiazione) lorsqu’ils percutent leur surface. Cette force est relativiment faible, mais plus la voile est grande et réfléchissante, plus elle augmente (si la particule est réfléchie au lieu d’être absorbée, elle transmet le double de son impulsion). En modifiant l’inclinaison de la voile, il est possible d’agir sur la force appliquée — en offrant plus ou moins de surface de voile à la lumière — et ainsi de diriger le vaisseau (à la manière d’un bateau à voile) .

L’internet principale della modalità di propulsione è qu’il permet de se passer de carburant, ce qui confère au vaisseau une très grande autonomie pour explorer le système solaire. Toutefois, il concetto affiche certi limiti: la poussée n’est maximale que lorsque les rayons lumineux sont dirigés directement vers la voile. Les capacités de manœuvre sont donc limitées, car un vaisseau équipé d’une telle voile ne peut pas se déplacer dans n’importe quelle direction.

Le projet Vela solare diffrattiva vise justement à contourner ce « défaut ». En effet, cette technologie sfrutta le phénomène de diffraction lumineuse. Lorsque les ondes lumineuses rencontrent les bords d’un ostacolo (par exemple une fente, ou toute autre ouverture étroite direction, sur un panneau opaque), elles sont déviées de leur trajectoire initiale et ‘diverse se propagent de dan’ C’est exactement l’effet recherché par cette nouvelle voile solaire: elle sera ainsi constituée de plusieurs petits réseaux, intégrés dans des films trince, qui distribueront la lumière reçue sur l’ensemble de la voile. En théorie, cela permettra au vaisseau space d’utiliser plus efficacement la lumière du soleil sans sacrifier la maniabilité.

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Cette technologie pourrait permettre d’envisager des missions vers des endroits particulièrement difficilis à atteindre attraverso le modalità di propulsione tradizionali, come le orbite autour des pôles du Soleil. Gli strumenti scientifici posizionati in una posizione migliore non comprendono la comprensione del sole, ma non sono capaci di prevedere la metodologia spaziale.

Un progetto cruciale per la scienza eliofisica

« L’exploration de l’univers significa que nous avons besoin de nouveaux instruments, de nouvelles idées et de nouvelles façons de se déplacer », un déclaré dans un comunicato Jim Reuter, amministratore associato della direzione della missione della tecnologia spaziale (STMD) della NASA. C’est la raison pour laquelle la NASA n’hésite pas à investir dans les projets les plus créatifs et prometteurs. « Notre objectif est de changer le possible, et la voile solaire diffractive promet de le faire pour un certo nombre de nouvelles applications de mission passionnantes », ajouté Mike LaPointe, responsabile interno del programma NIAC.

Maintenant que la voile Diffractive Solar Sail a été sélectionnée dans le cadre de la phase III du program NIAC, l’équipe du projet — diretto da Amber Dubill, du laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins de Maryland — La dispose d’ un finanziamento di 2 milioni di dollari su due soldi e per versare lo sviluppo della tecnologia.

La voile doit être à la fois solide et légère. Grâce au phénomène de diffraction, elle pourra être plus petite que les voiles solaires testées jusqu’à presente. Dubill et ses collègues ont déjà conçu, créé et testé différents types de matériaux pour voiles diffractives ; leur nouveau financement permettra d’optimiser encore ce matériau. Il est également prévu d’effectuer plusieurs test au sol pour préparer au mieux les futures missions.

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L’équipe est convaincue que sa voile diffractive offrirà des capacités d’observation solaire inégalées; elle envisage d’ailleurs de placer toute une constellation de voiles solaires diffractives autour du Soleil, pour collecter des images et d’autres données. « Grâce à l’expertise combinée de notre équipe en optique, en aérospatiale, en voile solaire traditionalnelle et en métamatériaux, nous espérons permettre aux scientifiques d’étudier le Soleil comme jamais auparavan », a déclaré la responsable du projet.

Fonte : Nasa