Imaginez construire une centrale solaire dans l’espace et transmettre l’énergie sans fil à la Terre, à des drones, à des satellites ou même à des vaisseaux spatiaux lointains. Bien qu’encore au stade expérimental, le projet chinois « Chasing the Sun », ou « Zhuri », rapproche cette vision ambitieuse de la réalité, en réalisant un transfert d’énergie sans fil de l’ordre du kilowatt sur des centaines de mètres et en testant avec succès la fourniture d’énergie à plusieurs cibles mobiles.
Le projet est dirigé par une équipe dirigée par Duan Baoyan, expert à l’Université de Xidian et académicien de l’Académie chinoise d’ingénierie. Ils ont développé des technologies clés pour l’énergie solaire spatiale et la transmission d’énergie sans fil par micro-ondes. À l’Université de Xidian, une tour de support en acier de 75 mètres sert d’installation de test principale pour le projet.
Les centrales solaires spatiales sont conçues pour placer de grands réseaux de panneaux photovoltaïques en orbite, où ils peuvent fonctionner sans interférence atmosphérique ni cycle jour-nuit. C’est comme un « superpan » géant flottant dans l’espace, captant en permanence l’énergie solaire.
« Sur Terre, la densité du flux d’énergie est limitée par les conditions météorologiques et la géographie, autour de 200 à 300 watts par mètre carré. Dans l’espace, en particulier en orbite géostationnaire, elle peut atteindre environ 1 360 watts par mètre carré, ce qui en fait l’une des solutions les plus prometteuses pour nos défis énergétiques », a déclaré Fan Guanheng, professeur agrégé à l’École d’ingénierie mécano-électronique (SMEE) de l’Université de Xidian.
Mais sans fils ni câbles, comment une centrale électrique construite dans l’espace peut-elle transmettre de l’électricité sur de telles distances ?
La réponse réside dans la transmission d’énergie sans fil par micro-ondes. Le processus comprend trois étapes principales. Premièrement, les miroirs concentrent la lumière du soleil sur les panneaux photovoltaïques, qui convertissent l’énergie solaire en électricité continue. L’électricité est ensuite convertie en micro-ondes et transmise aux antennes de réception. Enfin, les antennes captent le faisceau micro-ondes et utilisent des redresseurs pour reconvertir l’énergie en courant continu destiné aux appareils.
« À l’avenir, les centrales solaires spatiales pourraient permettre la transmission d’énergie sur des distances de plusieurs dizaines de milliers de kilomètres », a déclaré Qian Sihao, professeur agrégé au SMEE de l’Université de Xidian.
Du projet Zhuri 1.0 au projet 2.0, l’équipe a mis à niveau le système, passant d’un transfert d’énergie à point fixe un à un à une fourniture d’énergie à cible mobile un à plusieurs. Auparavant, le transfert en point fixe revenait à connecter un fil invisible à un appareil fixe : une fois la cible déplacée, l’alimentation était perdue. Désormais, un seul émetteur peut alimenter simultanément plusieurs appareils rapides.
Les chercheurs ont développé un système de contrôle de faisceau en boucle fermée de haute précision. « Lorsque l’antenne de réception envoie un signal de guidage, l’antenne d’émission peut le capturer, calculer la position et l’orientation du récepteur en temps réel et diriger avec précision le faisceau d’énergie », a expliqué Qian.
Une centrale solaire spatiale pourrait permettre une collecte et un approvisionnement d’énergie pratiquement ininterrompus, réduire la dépendance aux combustibles fossiles, réduire les émissions de carbone et prendre en charge la recharge sans fil des engins spatiaux, selon Fan.
La prochaine étape de l’équipe concerne les tests en orbite. Leur feuille de route vise à construire une station de niveau mégawatt d’ici 2030 et une station de niveau gigawatt d’ici 2050.
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