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Leprogramme Space Solar Power Exploratory Research and Technology (SERT) de laNASA, initié parJohn C. Mankins(en) en1999, vise à explorer la faisabilité et le développement de l'énergie solaire spatiale. Ses objectifs principaux incluaient :
Études de conception : Élaborer des concepts de démonstration pour l'énergie solaire en orbite.
Évaluation de la faisabilité : Analyser les exigences techniques et les designs potentiels.
Développement de sous-systèmes : Créer des conceptions utilisant des technologies avancées pour des applications futures.
Plan d'action international : Proposer une initiative technologique conjointe avec des partenaires internationaux.
Évaluation par des comités : Des évaluations régulières ont été menées pour vérifier la viabilité et les progrès technologiques, soulignant la nécessité de percées dans plusieurs domaines.
Le programme SERT a jeté les bases des recherches modernes sur l'énergie solaire spatiale, en soulignant les avantages environnementaux et les perspectives économiques pour leXXIe siècle[1].
Développement de la transmission d'énergie sans fil
La transmission d’énergie par micro-ondes est l'élément clé du programme, avec des avancées dans les antennes et lesrectennas. Le programme SERT a concentré ses recherches sur des systèmes fonctionnant à 5,8 GHz[2].
Ces deux figures ont joué un rôle clé dans le lancement et le développement des objectifs du programme[3].
Le programme SERT visait à explorer la faisabilité et le développement de l'énergie solaire spatiale.
Le programme envisageait des satellites capables de convertir l'énergie solaire en électricité pour l'envoyer sur Terre. Initialement axé sur des systèmes enorbite héliosynchrone, il a évolué vers des systèmes enorbite géosynchrone, nécessitant des investissements substantiels dans les infrastructures.
Les avantages environnementaux de l'énergie solaire spatiale par rapport à d'autres technologies sont notables, mais sa viabilité économique dépend de nombreux facteurs, notamment la réduction des coûts d'accès à l'espace. Si ces défis sont relevés, l'énergie solaire spatiale pourrait devenir une solution clé pour répondre aux besoins énergétiques duXXIe siècle.
Principe de l'énergie solaire spatiale : au lieu d'être filtrée par l'atmosphère pour être convertie en électricité, elle est d'abord convertie en uneénergie transmise au sol sans fil.
Concept principal : Développer unsatellite de puissance solaire (SPS) pour fournir de l'électricité en convertissant l'énergie solaire.
Le programme SERT a été lancé en mars 1999, principalement sous l'initiative deJohn C. Mankins(en). Ce programme visait à explorer les technologies nécessaires pour produire de l'électricité à partir de satellites solaires enorbite géosynchrone.
Principales étapes de l'historique du programme :
1999 : Lancement du programme SERT, avec l'objectif de concevoir dessatellites de puissance solaire (SPS) capables de convertir l'énergie solaire en électricité.
Années 2000 : Début des études de faisabilité et développement de conceptions de sous-systèmes, ainsi que la création de démonstrations expérimentales.
2001 : Lancement du programme STAR-Dev pour développer des systèmes SSP multi-mégawatts et explorer latransmission d'énergie sans fil.
2005-2020 : Progression des démonstrations, avec des jalons de puissance électrique atteints (de 100 kW à 1 GW).
Recherches continues : Innovations enphotovoltaïques à haut rendement, électronique de puissance encarbure de silicium, et systèmes de gestion de l'énergie.
Évaluation par des comités : Des évaluations régulières ont été menées pour vérifier la viabilité et les progrès technologiques, avec la nécessité de percées dans plusieurs domaines.
Dans le cadre du Space Solar Power Exploratory Research and Technology program, en 2001, laNASA a lancé le programme STAR-Dev pour développer des systèmes SSP multi-mégawatts et la transmission d’énergie sans fil avec les objectifs suivants :
Publier des appels à projets SSP.
Études de systèmes et développement de composants.
Les systèmes modèles (MSC) vont des démonstrations à petite échelle à des systèmesSPS de grande taille. Chaque MSC représente une idée réalisable en termes d'échelle. Le plan d'investissement technologique utilise une méthodologie par phases, commençant à 600 volts, puis 10 000 V, et finissant à 100 000 V. La technologie de 600 V est applicable auNASA Advanced Space Transportation Program(en) (ASTP)[5],[2]. Mais aussi pour l'ESA[6].
L'électronique de puissance encarbure de silicium (SiC) est un domaine en expansion en raison des propriétés particulières du SiC, telles que sa capacité à fonctionner à haute température et sa hauteconductivité thermique[9],[10]. Voici quelques jalons importants dans ce domaine :
1999 : Développement d'unthyristor en SiC de 2 kW capable de fonctionner à 300 °C.
Ces technologies font l'objet d'études approfondies pour des applications telles que le programme SERT, qui vise à développer des systèmes depuissance solaire spatiale (SPS) de grande taille.
Pour le programme Space Solar Power Exploratory Research and Technology (SERT), les systèmes d'alimentation à dynamique solaire concentrent la lumière dans un récepteur, où elle est convertie en électricité. Des moteurs utilisant lecycle de Brayton ont été développés[12],[13]. Un prototype de concentrateur secondaire a été conçu pour améliorer l'efficacité[14].
La gestion et distribution de l'énergie couvre le système électrique entre la source et la charge. Des études étaient en cours pour déterminer des technologies appropriées. Les résultats devaient être publiés par leGroupe de travail sur l'analyse des systèmes et la technologie (SATWG)[15].
Dans le cadre du Space Solar Power Exploratory Research and Technology (SERT) program, laNASA explore diverses technologies, y compris l’utilisation desupraconducteurs pour réduire les tensions de transmission à moins de 300 volts. Des systèmes derefroidissement cryogénique ont été envisagés pour maintenir les supraconducteurs à des températures optimales[2].
Le SERT de laNASA a exploré diverses technologies pour prévenir les arcs électriques à haute tension, essentiels pour les panneaux solaires des plateformesSSP fonctionnant à des tensions supérieures à 1000 volts. Voici quelques points clés :
Techniques de prévention des arcs électriques : La NASA a développé des méthodes pour atténuer les arcs à haute tension, cruciales pour la sécurité et l'efficacité des systèmes de puissance solaire spatiale.
Développement initial : Les premières études et développements ont été effectués à 300 volts avant de passer à des tensions plus élevées[15].
Le comité dédié a jugé le programme prometteur, mais a souligné la nécessité de percées technologiques. Il a recommandé de renforcer les efforts de modélisation et de prioriser les technologies essentielles.
Des évaluations régulières ont été menées pour vérifier la viabilité et les progrès technologiques, avec la nécessité de percées dans plusieurs domaines. Le programme a recommandé de renforcer les efforts de modélisation et de prioriser les technologies essentielles pour le développement futur[2].
La première date est celle du lancement du lancement (du premier lancement s'il y a plusieurs exemplaires). Lorsqu'elle existe la deuxième date indique la date de lancement du dernier exemplaire. Si d'autres exemplaires doivent lancés la deuxième date est remplacée par un -. Pour les engins spatiaux autres que les lanceurs les dates de fin de mission ne sont jamais fournies.
Source
États-Unis
