La NASA veut utiliser le soleil pour alimenter les futures missions dans l'espace lointain

NASA/JPL-Caltech/ASU

En août 2022, une sonde de la NASA appelée Psyché entreprendra d'explorer un astéroïde métallique géant appelé Psyché 16, pour aider les scientifiques à en savoir plus sur la formation des planètes. La façon dont Psyché atteint sa cible sera cependant différente des missions typiques de la NASA.

S'appuyant sur la technologie utilisée dans les missions précédentes, y compris Aube et Espace Profond 1 , l'énergie solaire aidera à propulser Psyché dans l'espace lointain. Si cela s'avère fructueux, cela pourrait être le début d'une nouvelle ère d'utilisation de sondes plus économes en carburant pour l'exploration spatiale et les missions commerciales.

Les engins spatiaux traditionnels reposent sur des réactions chimiques entre une combinaison de carburants liquides pour se déplacer plutôt que sur l'électricité. Psyche utilisera deux panneaux solaires géants pour convertir l'énergie solaire en électricité qui alimentera quatre propulseurs ioniques. Cette électricité transformera des réservoirs de gaz xénon (le même type que celui utilisé dans les phares de voiture) en ions xénon, que les quatre propulseurs de Psyché éjecteront pour propulser doucement le vaisseau spatial vers l'astéroïde, qui orbite entre Mars et Jupiter, à plus de 2,5 milliards de kilomètres de la Terre. .

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Alors que d'autres engins spatiaux, comme Lucie , ont utilisé l'énergie solaire pour faire fonctionner des instruments, Psyche sera l'une des premières missions spatiales de la NASA à utiliser l'énergie solaire à la fois pour les opérations à bord et la propulsion.

Paul Lozano , directeur du laboratoire de propulsion spatiale du MIT, affirme que Psyche pourrait jeter les bases d'une exploration spatiale plus alimentée par l'énergie solaire. À terme, la technologie pourrait nous aider à enquêter sur plusieurs objets célestes pendant de plus longues périodes et potentiellement rendre les missions avec équipage humain en dehors de l'orbite terrestre plus abordables et réalisables.

Cela ouvre en fait la possibilité d'explorer et de commercialiser l'espace d'une manière que nous n'avons jamais vue auparavant, dit Lozano.

Parce qu'un vaisseau spatial qui utilise la propulsion solaire-électrique nécessite moins de propulseur qu'un vaisseau à propulsion chimique, il a plus d'espace à bord pour le fret, les instruments scientifiques et, un jour, les astronautes. Une entreprise, Systèmes d'action , développe des propulseurs ioniques plus efficaces pour les Cubesats ainsi que des satellites plus grands et d'autres engins spatiaux.

La technologie de propulsion solaire est déjà courante dans les satellites en orbite autour de la Terre, mais jusqu'à présent, elle n'a pas été une alternative suffisamment puissante aux moteurs à propulsion chimique pour être utilisée aussi souvent dans les engins spatiaux se dirigeant vers l'espace lointain. Les progrès de la propulsion électrique solaire vont changer cela.

La technologie derrière Psyche a eu son premier test majeur à Dawn, un vaisseau spatial d'exploration qui utilisait l'énergie solaire et des propulseurs ioniques. Dawn est finalement devenue silencieuse en orbite autour de la planète naine Cérès (où elle restera en orbite pendant des décennies) en 2018, trois ans après la fin supposée de la mission. Ces propulseurs peuvent fonctionner pendant des années sans manquer de carburant, mais ils fournissent une poussée relativement faible par rapport à une propulsion conventionnelle.

Les propulseurs de Psyche seront capables de générer trois fois plus de poussée que ses prédécesseurs, et environ un an après son lancement, il bénéficiera de l'aide de l'attraction gravitationnelle de Mars pour modifier sa trajectoire avant d'atteindre finalement son objectif en 2026.

Après cela, Psyché passera un peu moins de deux ans en orbite autour de l'astéroïde. Sa mission sera d'examiner le noyau de fer de l'astéroïde pour déterminer s'il contient les mêmes éléments que ceux découverts dans le noyau à haute pression de la Terre, ce qui peut aider les chercheurs à en savoir plus sur la formation des planètes.

Bien que nous ne puissions pas voir directement le noyau de la Terre, Psyche utilisera un imageur multispectral, un instrument qui utilise des filtres et deux caméras pour obtenir des données géologiques, de composition et topographiques à haute résolution de l'astéroïde. Si son noyau s'avère similaire à celui de petites planètes rocheuses, les scientifiques pourraient déterminer si les deux ont des origines similaires. Parce que Psyché 16 (l'astéroïde) est considéré comme le noyau d'une planète qui ne s'est pas formée, un examen approfondi pourrait fournir des détails sur la formation du système solaire interne.

En 2017, Psyche a été choisie comme l'une des deux missions du programme Discovery de la NASA, une série de missions à faible coût vers des cibles autour du système solaire. Dirigé en partie par l'Arizona State University, Psyche disposait d'un plafond de développement d'environ 450 millions de dollars pour s'assurer qu'il pourrait se rendre jusqu'à l'espace lointain. Mais plus un vaisseau spatial s'éloigne du soleil, plus il devient difficile pour ses panneaux solaires de capter la lumière du soleil et d'alimenter ses propulseurs ioniques. C'est pourquoi une fois que Psyché aura dépassé Mars, elle devra ralentir.

Pour aller encore plus loin, les engins spatiaux devront peut-être s'appuyer sur propulsion nucléaire thermique , que la NASA développe également.

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