Déploiement réussi pour la voile solaire LightSail-2

La Planetary Society, une organisation à but non lucratif qui favorise l’exploration spatiale, fondée par le célèbre astrophysicien Carl Sagan, a déployé sa 2e voile solaire dans l’espace le 23 juillet.

Vue du déploiement de la moitié de la voile carrée de LightSail 2 depuis la caméra 2, le 23 juillet 2019 à 18h47 UTC. L’animation tourne environ à 100 fois la vitesse réelle. L’animation consiste en 30 images prises lors du déploiement. Ce sont toutes des images miniatures avec une résolution originale de 120 x 90 pixels, elles ont été déformées et corrigées. Les 10 premières images ont été prises à des intervalles de 10 secondes, les images restantes à des intervalles de 30 secondes (credit Planetary Society)

 

Utiliser l’énergie solaire comme moyen de propulsion

Parmi les projets de l’organisation, celui des voiles solaires comme moyen de propulsion des vaisseaux spatiaux.

Le principe : utiliser les photons du Soleil qui rebondissent sur une surface plane pour faire accélérer un vaisseau spatial, comme une voile de bateau qui attrape le vent. L’idée de base remonte au début du 17e siècle, quand l’astronome Johannes Kepler observe que la matière dans la queue d’une comète semblait être soufflée autour d’une « brise » du soleil.

L’histoire de la voile solaire par The Planetary Society

L’énergie solaire est présente tout le temps mais la propulsion ne se fait qu’avec une très petite poussée. Hypothétiquement, cette propulsion est continue et donc le vaisseau pourrait aller aussi loin qu’il veut dans l’espace. La Planetary Society prône l’utilisation de ce type de propulsion pour l’envoi de cargos d’approvisionnement vers d’autres planètes par exemple car peu importe la durée du voyage, et aussi comme moyen de propulsion économique pour les cubesats.

LightSail® est un projet de voile solaire à financement participatif de la Planetary Society. Le projet a coûté 7 millions de dollars de 2009 à mars 2019. Le financement a été fourni par les membres de la Planetary Society, des citoyens, des fondations et des entreprises partenaires. Une campagne Kickstarter a permis de collecter 1,24 million de dollars en 2015, tandis que deux collectes de fonds Omaze en 2017 et 2018 ont généré plus de 220 000 $.

En 2005, la Planetary Society a envoyé le premier satellite-voile solaire au monde, le Cosmos 1. Mais il a été perdu à la suite d’une panne du lanceur Volna russe.

En juin 2015, la première voile solaire n’avait pas atteint tous les objectifs et était restée peu de temps sur orbite [LightSail : un succès difficile pour la voile solaire de la Planetary Society].

Avec ce 2e essai, la Planetary Society espère faire mieux.

 

LightSail-2 : du lancement au déploiement

LightSail 2 a été lancée le 25 juin 2019 à bord d’une Falcon Heavy. Elle faisait partie du cubesat Prox-1, l’une des charges utiles de ce lancement.

Le cubesat Prox-1 installé sur la Falcon Heavy et localisation de LightSail 2 (crédit SpaceX / The Planetary Society)

Le 2 juillet, LightSail-2 s’est détachée comme convenu du cubesat.  LightSail-2 a déployé son antenne radio.

LightSail-2 en configuration antenne déployée uniquement (credit Planetary Society)

et a commencé à transmettre des données sur son état de santé, ainsi qu’une balise en code morse indiquant son indicatif d’appel.

Balise de code morse de LightSail 2 telle qu’elle a été reçue le 2 juillet 2019. La balise correspond à l’indicatif d’appel de la sonde, WM9XPA (credit Planetary Society)

Les 4 panneaux solaires ont également été déployés avec succès pour fournir l’énergie nécessaire au fonctionnement de la voile, dont ses magnéto-torqueurs (torque rods sur le schéma ci-dessus) utilisés pour stabiliser son orbite après son éjection de Prox-1.

LightSail-2 en configuration panneaux solaires déployés (credit Planetary Society)

Des tests ont été réalisés ensuite dont des prises de vue avec les 2 caméras « fish-eyes » montées sur les panneaux solaires :

LightSail 2 a capturé cette première image du globe terrestre le 6 juillet 2019 à 04h41 UTC à l’aide d’une caméra montée sur ses panneaux solaires.. À l’époque, l’engin spatial se dirigeait vers le coucher de soleil orbital, et le Soleil est visible à l’ouest sur l’océan Pacifique à droite. La photo montre un certain nombre d’artefacts de lumière parasite causés par la diffusion de la lumière du Soleil autour des optiques de la caméra. Les deux caméras fisheye ont un champ de vision d’environ 180 degrés, provoquant des arcs et de la distorsion dans certains coins (credit Planetary Society)

Début juillet, des résultats inattendus du système de contrôle d’attitude de l’engin spatial, indispensable pour l’orientation de LightSail 2 lors d’une navigation solaire, ont retardé le déploiement de la voile solaire. En effet, le cubesat doit être correctement orienté pour que la voile se retrouve dans la bonne direction une fois déployée et agisse contre la traînée atmosphérique. Un patch logiciel a été envoyé au cubesat pour améliorer les performances des magnéto-torqueurs.

Image de la Terre, au-dessus de la mer des Caraïbes en direction de l’Amérique centrale, avec le nord à peu près en haut de l’image, capturée par LightSail-2 le 7 juillet 2019 à 23h32 UTC. La couleur bleu-vert de l’océan autour des Bahamas est visible à 1h00. Une lumière parasite est visible en bas à droite (credit Planetary Society)

Le 23 juillet à 17h20 UTC, les commandes de déploiement ont été envoyées au cubesat alors qu’il passait au-dessus du centre de mission basé à Cal Poly San Luis Obispo (Université d’État polytechnique de Californie), en Californie.

A 18h47 UTC, le déploiement de la Voile Solaire de 32 m² était effectué.

Vue du déploiement de la moitié de la voile carrée de LightSail 2 depuis la caméra 1, le 23 juillet 2019 à 18h47 UTC. L’animation tourne environ à 100 fois la vitesse réelle. L’animation consiste en 30 images prises lors du déploiement. Ce sont toutes des images miniatures avec une résolution originale de 120 x 90 pixels, elles ont été déformées et corrigées. Les 13 premières images ont été prises à intervalles de 10 secondes, les images restantes à 30 secondes (credit Planetary Society)

 

Les 4 mâts (boom) de 4 mètres de long se sont correctement déployés comme des mètres à ruban grâce aux petits moteurs intégrés, déployant ainsi les 4 voiles triangulaires en mylar de 4,5 μm d’épaisseur.

LightSail-2 en configuration voile solaire déployée (credit Planetary Society)

Désormais, LightSail 2 tourne sa surface réfléchissante vers le Soleil une fois par orbite, ce qui donne à l’engin spatial une poussée douce. Les photons solaires n’ont pas de masse, mais ils ont une impulsion et, lorsqu’ils se réfléchissent sur la voile solaire, une partie de cette impulsion est transférée et crée une poussée. Bien que cette poussée soit faible, elle est continue et avec le temps, l’orbite de LightSail 2 augmentera.

Cette animation montre comment LightSail-2 augmente son orbite en effectuant deux tours de 90 degrés par orbite. Lorsque la sonde s’approche du Soleil, elle tourne le bord pour éviter que les photons solaires ne la poussent. À mesure qu’elle s’éloigne du Soleil, elle tourne perpendiculairement à la lumière du Soleil, ce qui lui donne une poussée qui lui permet de remonter progressivement sur son orbite (credit Josh Spradling / The Planetary Society)

La partie de la mission consacrée à l’élévation d’orbite durera environ un mois.

LightSail-2 n’a pas la capacité de circulariser son orbite : dès qu’un côté de l’orbite augmente en raison de la navigation solaire, l’autre côté va plonger plus bas dans l’atmosphère de la Terre, jusqu’à ce que la traînée atmosphérique l’emporte sur la légère force exercée par la navigation solaire. LightSail-2 devrait réintégrer l’atmosphère dans environ un an.

 

La voile solaire « observable » depuis la Terre

LightSail-2 peut être visible à l’œil nu après le déploiement de la voile solaire

Vue de la Terre, le satellite atteint une luminosité autour de 4,8 en magnitude, et donc est visible à l’oeil nu, mais de préférence avec des jumelles. Mais il a une inclinaison orbitale de 24 degrés. Il sera difficilement observable pour les endroits situés aux latitudes situées à moins de 42 degrés de l’équateur.

Pour avoir le statut de la Voile Solaire, rendez-vous sur le Mission Control.

Pour visualiser sa localisation et le prochain passage :


Les radio-amateurs peuvent télécharger la structure de balise de LightSail-2 pour obtenir de l’aide lors du décodage des paquets.

Voici quelques paramètres utiles supplémentaires:

WM9XPA | 437,025 MHz | AX.25 | FSK | 9600 bps

Toutes les 45 secondes, l’engin spatial transmet son indicatif d’appel, WM9XPA, en code morse :  .– — —-. -..- .–. .-

A suivre aussi via SatNOGS.

Cette image de la Terre au-dessus de l’océan Pacifique, avec la Basse Californie et le Mexique à droite, a été capturée par LightSail-2 le 18 juillet 2019 à 21h45 UTC alors que le satellite était à portée de sa station terrestre à Cal Poly San Luis Obispo en Californie. Bien que l’altitude de LightSail 2 ne soit que de 720 km, ses objectifs grand-angle à 185 degrés lui permettent de capturer des images de la Terre, d’un horizon à l’autre (credit Planetary Society)

Pour en savoir plus sur les voiles solaires : un article sur l’Historique de la Propulsion Photonique très instructif qui montre que le principe de la Voile Solaire n’est pas nouveau. Cet article est issu du site de l’U3PUnion pour la Promotion de la Propulsion Photonique, une association française qui s’intéresse aux voiles solaires depuis plus de 15 ans.

Source principale de l’article : http://www.planetary.org/

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