Le Japon vise une première mondiale en matière d’énergie solaire spatiale
Le satellite de démonstration japonais OHISAMA devrait être lancé au cours de l'exercice 2026 pour une mission qui pourrait révolutionner l'énergie propre.
Bien que des expériences antérieures aient détecté des signaux transmis depuis l'orbite, le projet OHISAMA vise à être le premier au monde à fournir de l'énergie solaire à un site de réception sur Terre et à la convertir en électricité utilisable.
Le satellite sera transporté à bord de la petite fusée Kairos 5 de Space One Co.
Contourner les obstacles météorologiques
L’énergie solaire spatiale (SBSP) fait référence au concept de mise en orbite de grands capteurs solaires capables de convertir la lumière du soleil en électricité à bord. Cette énergie est transmise sans fil, généralement par micro-ondes ou, dans certains concepts, par laser, à une station de réception sur Terre.
L’énergie reçue est ensuite reconvertie en électricité pour être distribuée sur le réseau.
Le SBSP reste une technologie expérimentale et se positionne comme un objectif de recherche et de développement à long terme dans le cadre du plan énergétique de base du gouvernement japonais.
Contrairement à l’énergie solaire et éolienne au sol, la SBSP est largement isolée des variables liées aux conditions météorologiques et du cycle jour-nuit.
En outre, la capacité de moduler la puissance de transmission et de rediriger l’énergie vers différents emplacements pourrait faire du SBSP une option flexible en cas de catastrophes et de périodes de demande fluctuante.
Un modèle proposé par Japan Space Systems (J-spacesystems), une fondation de R&D à but non lucratif chargée par le ministère de l'Économie, du Commerce et de l'Industrie de développer le système, envisage une architecture comportant des panneaux solaires de 2,5 kilomètres carrés déployés en orbite géostationnaire à environ 36 000 kilomètres au-dessus de la Terre.
L'électricité générée en orbite serait transmise par micro-ondes à une antenne de réception au sol d'environ 4 kilomètres de diamètre, puis injectée dans le réseau électrique.
Selon ce modèle, une seule unité SBSP produirait environ 1 gigawatt, une puissance décrite comme suffisante pour couvrir plus de 10 pour cent de la consommation annuelle d'électricité de Tokyo.
DES MICRO-ONDES DISTRIBUÉS À 450 KM D'HAUT
Selon J-spacesystems, l'expérience testera si la puissance transmise depuis l'espace sous forme de micro-ondes peut être efficacement reconvertie en électricité au sol.
Le satellite OHISAMA, pesant environ 180 kg, embarque un panneau intégré de production et de transmission d'électricité mesurant 70 cm sur 2 mètres.
Sa capacité de production est modeste de 720 watts, mais la mission vise à utiliser l'énergie reçue par une antenne parabolique de 64 mètres du centre spatial profond Usuda de l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA), dans la préfecture de Nagano, pour allumer une LED.
L'installation Usuda est utilisée pour suivre et communiquer avec les vaisseaux spatiaux de l'espace lointain.
Après un test réussi de transmission d'énergie sans fil depuis un avion à une altitude de 7 km en 2024, la mission satellite transmettra de l'énergie depuis une orbite de 450 km pour évaluer l'impact de la distance de transmission, de l'ionosphère et de l'atmosphère sur l'efficacité.
LE JAPON, LEADER DANS LA COURSE SBSP
L’un des principaux défis de la fourniture d’énergie sans fil SBSP consiste à limiter la propagation du faisceau induite par la diffraction, ce qui nécessite généralement de très grandes ouvertures de transmission et un contrôle de phase précis.
De nombreux concepts SBSP reposent sur un contrôle de faisceau rétrodirectif : la rectenne basée au sol envoie un signal pilote que le satellite utilise pour diriger le faisceau micro-ondes vers le récepteur.
Le Japon possède une vaste expérience en R&D dans la transmission de puissance par micro-ondes et le pointage de faisceaux rétrodirectifs.
Selon J-spacesystems, le développement du SBSP s’accélère aux États-Unis, en Chine et en Europe, et l’armée américaine serait également en train de développer ses propres satellites expérimentaux.
Proposé pour la première fois aux États-Unis dans les années 1960, le concept SBSP estime que les systèmes spatiaux pourraient fournir jusqu'à 10 fois plus d'énergie par an que l'énergie solaire terrestre, car la couverture nuageuse et le cycle jour-nuit limitent la production sur Terre.
Au Japon, la recherche et le développement du SBSP sont en cours depuis les années 1980. Grâce à des essais au sol et à d'autres tests, le Japon a fait progresser la démonstration et la validation de technologies de composants clés, notamment un contrôle de faisceau de haute précision, des panneaux intégrés de génération et de transmission et une conversion plus efficace de l'énergie électrique en micro-ondes.
« Sur le plan technologique, le Japon est leader mondial dans ce domaine », a déclaré Hiroki Yanagawa, cadre supérieur de la division Systèmes satellitaires et observation de la Terre de J-spacesystems.
SBSP POURRAIT ALIMENTER L'EXPLORATION LUNAIRE
En 2023, l’Institut de technologie de Californie a lancé un démonstrateur SBSP et a réussi à transmettre de l’énergie sur de courtes distances dans l’espace ainsi qu’à détecter de faibles signaux micro-ondes au sol. Mais cela n’a pas permis de fournir une électricité utilisable à des niveaux significatifs.
Si l’électricité émise par l’OHISAMA pouvait être reçue, convertie et utilisée sur le terrain, cela représenterait une première mondiale.
Un tel succès serait probablement suivi d’essais supplémentaires en orbite, en vue d’une commercialisation dans les années 2040. Les applications potentielles à plus long terme incluent la fourniture d’énergie depuis l’orbite pour soutenir les missions d’exploration lunaire.
Le calendrier de lancement reste cependant tributaire des performances de la fusée Kairos de Space One.
Après les échecs des deux premiers lancements, l'attention s'est portée sur le vol de Kairos 3, le 25 février.
« Bien que les fusées à l'étranger étaient une option, nous avons choisi Kairos conformément à la politique nationale visant à soutenir les capacités de lancement du secteur privé japonais », a déclaré Yanagawa de J-spacesystems.
