Invité Astrojules_du_67

Projets de centrales solaires spatiales : quelles incidences sur l’astronomie ?

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Invité Astrojules_du_67

Bonsoir,


J’ouvre ce nouveau sujet qui est apparenté à celui relatif aux constellations de satellites et que vous pouvez consulter pour rappel via le lien ci-dessous :

 

 

Le thème des centrales solaires spatiales me paraît toutefois suffisamment singulier pour lui consacrer un sujet spécifique, d’où ce message.


Tout d’abord ci-dessous un rappel de faits récents :


Le mois dernier à Munich, un test parrainé par l’ESA a été effectué par la firme Airbus visant à collecter via des panneaux solaires la lumière puis à convertir celle-ci en micro-ondes afin de transférer l’énergie sur une distance de 36 mètres avant de la reconvertir en électricité.


Le test a fourni une énergie de 2 kilowatts.


Le but de ce test était de démontrer la faisabilité, à terme, de centrales solaires spatiales capables de collecter la lumière du Soleil et de transférer l’énergie vers la Terre par rayonnement micro-ondes.


Ce projet, qui n’est pas nouveau, ressort actuellement des cartons en raison notamment de la baisse du prix des lancements de satellites.   


L’ESA travaille très sérieusement sur son développement.  


D’après les estimations, pour fournir autant d’énergie qu’une centrale nucléaire ou à charbon, une centrale solaire spatiale devra s’étendre sur plusieurs kilomètres.


Une représentation graphique dans le magazine Science du 21 octobre 2022 montre un prototype de centrale solaire spatiale de 6 kilomètres d’envergure avec deux grands miroirs permettant de capter et de faire converger la lumière solaire en son centre.  


L’énergie en résultant est présentée comme « verte », bien que la réalisation de centrales solaires spatiales de cette dimension nécessitera des centaines de lancements de fusées pour assembler les différents éléments et que l’on puisse s’interroger sur l’innocuité d’un rayonnement micro-onde d’une puissance de plusieurs gigawatts émis vers la terre (sur ce dernier point il est envisagé, pour limiter les risques, de produire un rayon étendu sur plusieurs kilomètres afin d’en "diluer" la puissance). 


Ma question, pour laquelle je n’ai pas de réponse à ce stade, concerne simplement l’incidence éventuelle de tels projets sur l’observation du ciel étoilé et l’astronomie.


En effet, non seulement les centrales solaires spatiales auraient des dimensions imposantes mais elles seraient par ailleurs situées sur une orbite haute (afin de pouvoir collecter en permanence le flux solaire, même lorsqu’il fait nuit).


De ce fait, ne risquons-nous pas de nous retrouver avec des nuisances lumineuses supplémentaires (en sus de celle générée par les constellations de satellites en cours de développement) et perceptibles - qui plus est - quelle que soit la saison (contrairement aux constellations de satellites en orbite basse qui sont visibles essentiellement l’été) ?


Ce qui m’inquiète paradoxalement, c’est que dans l’article que j’ai lu au sujet de ces stations solaires spatiales je n’ai vu - une fois de plus - aucune considération sur les incidences de ce type de projets sur l’astronomie.


Je vous remercie de votre avis.


Amicalement,


Julien

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il y a 45 minutes, Astrojules a dit :

Le but de ce test était de démontrer la faisabilité, à terme, de centrales solaires spatiales capables de collecter la lumière du Soleil et de transférer l’énergie vers la Terre par rayonnement micro-ondes.

 

Je comprends pas, en fait : le Soleil nous offre, je crois, 1200 watts au mètre-carré, c'est géométrique : quelle différence avec l'espace ? 

Il fait beau tout le temps, OK, la transmission est de 100 %, le rendement proche de 100 %, OK.

Mais sinon ? C'est pas infiniment plus compliqué et cher de faire ça là-haut que, disons, dans le désert ?

   

Bref, espiquez moi, aucune ironie dans mes questions...

 

 

 

 

 

 

 

(Sinan, on a pensé à des parcs éoliens dans l'espace, aussi ?)

 

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Il y a 9 heures, Astrojules a dit :

et que l’on puisse s’interroger sur l’innocuité d’un rayonnement micro-onde d’une puissance de plusieurs gigawatts émis vers la terre

Et oui, s'ils font ça, on est cuits :)

Bonne journée,

AG

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Invité Astrojules_du_67

Bonjour,

 

Merci pour vos réponses.

 

Pour Alain : bravo pour le jeu de mot. Un peu d'humour même dans les situations critiques ça fait du bien. :)

 

Pour Superfulgur :  d'après l'article que j'ai lu et issu du magazine Science du 21/10, les panneaux solaires au sol traditionnels sont plus efficaces en terme de rendement que la technique de transmission de l'énergie par micro-ondes (soit la technique des futures centrales solaires spatiales) car j'imagine qu'avec cette technique une partie de l'énergie du Soleil se perd en chemin.

 

Néanmoins, les promoteurs de cette technique escomptent qu'elle sera économiquement viable dans la mesure où :

 

- les centrales solaires spatiales seraient sur une orbite haute et pourront ainsi produire de l'électricité 24 H/24 sans les contraintes des centrales au sol (nuages ; cycle nuit/ jour),

- le prix des lancements spatiaux chute drastiquement.

 

Amicalement,

 

Julien

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Salut,

 

Il y a 10 heures, Superfulgur a dit :

Bref, espiquez moi, aucune ironie dans mes questions...

Est-ce qu'il n'y a pas la prise en compte de l'opposition croissante des gens de construire des fermes solaires ?

Au moins dans l'espace, "ils" ne font chier personne... Sauf les astronomes

 

Après, c'est surtout vrai pour des zones à forte concentration humaine, où il est difficile d'avoir des terres pour installer des panneaux solaires. Or c'est justement sur ces zones où on a besoin d'énergie.

 

Marc

Modifié par Gribol
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Invité Astrojules_du_67

Pour Gribol : il n'est pas impossible que ce soit un facteur qui joue également dans le développement de ce type de projets. On déplacerait le problème pour le mettre ailleurs... et en pire ?

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Je crois qu'il y avait été question d'un tel projet (initiative japonaise?.. je ne sais plus) il y a plusieurs années, mais à l'époque quand on voyait le cout des lancements (N++ arianes V) plus le nombre de station de réception au sol,... cela ne paraissait pas économiquement viable...

Pas sûr que ce soit aussi devenu écologiquement viable: quel est le coût environnemental de lancer de telles stations? Et plus on devra mettre loin ces stations solaires plus le flux énergétique sera dilué au sol et nécessitera une grande station de réception,... pertes? Je n'ai pas les infos (longueur d'onde utilisée, taille du "transmetteur"): pour exemple avec une antenne de 30m à 40GHz le faisceau fait 1' d'ouverture soit 3km à 10000 km de distance.

Autre soucis: il faut ensuite transporter l'énergie: soit on fait plein de stations de réceptions gigantesques, soit on perd dans le transport, et alors des panneaux solaires au sol là où est le besoin, même à quelques 10aine de % d'efficacité ça peut être mieux...?

 

Pour la gène astro, j'espère que ces stations n'auront pas la mauvaise orientation pour envoyer la lumière du soleil vers nous (si elles sont mal orientées elles ne seront pas trop efficaces), mais s'il y a quelques % mal diffusés ça peut être malgré tout très gênant... Et en radioastronomie y a pas intérêt à viser un radiotélescope sinon autant tirer un missile sur toutes les installations de radioastronomie >:( - vous n'imaginez pas un laser de puissance dirigé vers vos télescope la nuit...!

 

Nicolas

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On voit aussi que la nation qui aura le contrôle d'une telle station disposera potentiellement d'une formidable arme à énergie dirigée ! 

 

L'article dans Science évoque une centrale de 2GW avec un faisceau de 1 km de large. Grosso modo, cela correspond donc à une intensité de 2 kW/m2

Par comparaison, dans un four micro-onde, on avoisine les 10 kW/m2.

 

On a du mal à croire que c'est safe quand on sait que l'on considère que les micro-ondes commencent à présenter un risque à partir de 100 W/m2

Les normes pour la fabrication des fours micro-ondes imposaient que le champ ne devait pas excéder 50 W/m2 à 5 cm du four. Récemment, ça a été baissé à 10 W/m2. On parle donc ici d'un champ au voisinage proche de l'appareil en fonctionnement. Champ qui décroit en 1/r2. A 50 cm, l'intensité est divisée par 100.

 

Après, il faut voir la fréquence à laquelle on travaille...

 

Je cite :

Citation

 

Most designs aim to produce a beam kilometers wide so that any spacecraft, plane, person, or bird that strays into it only receives a tiny—hopefully harmless—portion of the 2-gigawatt transmission.

 

 

On appréciera le "hopefully harmless" !

 

Focalisé dans un faisceau de 100 m de large, on arrive à des intensités de 200 kW/m2

On a une arme antipersonnel et de destruction de dispositifs électroniques et électriques, voir incendiaire.

Modifié par George Black
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Il y a 2 heures, George Black a dit :

On a une arme antipersonnel et de destruction de dispositifs électroniques et électriques, voir incendiaire.

J'imagine que ça a traversé l'esprit d'un certain nombre de militaires de la Space Force (je parle pas de la série avec Steve Carrel et John Malkovich)...

A votre avis, y'a combien de ce genre de trucs (ou similaire) qui tournent déjà au dessus de notre tête ?

 

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Invité Astrojules_du_67

Bonsoir,


Merci pour vos réponses.

 
Grâce à celles-ci j’y vois plus clair sur le sujet et j’ai bien compris que de nombreuses questions restent en suspens notamment :


-    en matière de pollution lumineuse, concernant l’astronomie dans le domaine du visible : pas de tolérance possible, aussi faible soit-elle, s’agissant d’une mauvaise orientation des miroirs de la station (cf. message de Nicolas) ;

 

-    en matière de radioastronomie : risque de perturbations liées aux micro-ondes (cf. message de Nicolas) ; 

 

-    autres impacts environnementaux potentiels que ce soit au titre du nombre de lancements requis (a priori plusieurs centaines pour construire une seule station) ou les effets du rayonnement micro-ondes sur les organismes vivants (cf. message de Georges ; au passage la comparaison avec le four à micro-ondes permet de bien se représenter les ordres de grandeur merci).


Je dois avoir l’esprit mal tourné mais comme Georges et Pascal j’y ai aussi vu une arme potentielle.


A la base la NASA aurait testé en premier la technologie dans les années 1970 à des fins civiles mais le projet a été mis dans les cartons car représentant - alors - un coût beaucoup trop important.    


Plusieurs autres expérimentations auraient ensuite été réalisées depuis le sol.


Puis le Naval Research Laboratory aux USA (complexe militaire) aurait testé en 2020 le dispositif depuis la navette X-37B avec une efficacité de conversion de la lumière en micro-ondes de l’ordre de 8 % mais sans envoyer de faisceau vers le sol.    


L’armée de l’air américaine l’an prochain devrait expérimenter un dispositif comparable et prévoit cette fois de diriger un faisceau vers le sol.


Cela pour ce qui a été dévoilé. Pour le reste…

 

Amicalement,

 

Julien

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il y a 50 minutes, Astrojules a dit :

L’armée de l’air américaine l’an prochain

Tout est dit :(

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Comme nous le savons de nos jours tout est possible, tout, du pire au meilleur (parfois...).

Donc il n'est pas impossible du tout que l'idée soit (aussi) de faire d'un truc pareil une arme.

Qui ne pourrait être quand même qu'être gigantesque pour être efficace. Et pas hyper-loin pour garder une collimation nécessaire à l'efficacité.

Et là je suis pas très sûr de la pérennité de l'engin si jamais une conflit entre 'grands' se passait. En fait je suis sûr qu'il serait vite inopérant.

Par contre pour agacer les tyrannies mineure qui tendent à se multiplier fâcheusement cela pourrait être pas mal.

Si la météo s'y prête...

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Il y a 9 heures, Astrojules a dit :

- le prix des lancements spatiaux chute drastiquement.

salut

est ce pris en compte le bilan carbone de tout ça?
extraction des differents métaux/mineraux, transport, raffinage , retransport, transformation, retransport...
Rajoute à ça le bilan carbone catastrophique de l'hydrogène (dans son mode de production actuel)
Je suis pas convaincu qu'avec meme les 100% de rendement , le bilan soit positif à la sortie.... ;)
 

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Par curiosité, j'ai parcouru les documents de l'étude de faisabilité du projet SOLARIS de l'ESA (celui mentionné par Astrojules au début de ce fil ).

Si j'ai bien compris le document, c'est assez hallucinant et,  - je prends la responsabilité du qualificatif - , assez navrant.

 

L' idée directrice est assez simple: afin d'éviter l'intermittence de la production d'éléctricité par énergie solaire (effet jour/nuit + couverture nuageuse), on place le récepteur photovoltaïque hors atmosphère et loin (donc en orbite). Le lien avec le sol se faisant par transport d'énergie via un faisceau hertzien (microonde) créé par une antenne directive entre le satellite et la centrale électrique terrestre.

En principe, ça peut marcher (il y a  déjà des smartphones qui peuvent se recharger comme ça, au niveau du watt transmis).  Des tests en vraie grandeur ont même été réalisés avec des puissances transmises ultimes de ~50 kW sur ~10 km (notez bien ces chiffres pour comparer avec la suite).

 

Mais là, ce dont il est question, c'est la construction d'une dizaine de stations dont chacune aurait les caractéristiques suivantes:

- station en orbite géostationnaire (indispensable pour retransmettre), donc à 36000 km, impliquant un montage dans l'espace entièrement robotisé, sans aucune intervention ni maintenance possible, et les centaines de lancements qui vont bien.

- puissance générée (et transmise) par station:  de l'ordre de 1 GW (comme une centrale électrique classique). Comme le flux solaire est de l'ordre du kW/m^2, cela signifie une surface de captation de l'ordre du km^2 . En effet, ce qui est prévu est une structure de 2 à 4 km d'envergure (10 à 100 fois l'ISS en volume...), représentant une masse de plusieurs dizaines de milliers de tonnes et comportant ~5000 héliostats (aka: grands panneaux solaires).

- la fréquence (microonde) de transmission: 2.5 ou 5 GHz, afin d'éviter des développements nouveaux et profiter de ''ceux de la 5G'' (sic :D).

- pour assurer l'efficacité  de la re-transmission et limiter l'élargissement du faisceau  (la station de réception au sol devant avoir un diamètre inférieur à 5 ou 10 km), l'antenne proposée est tout simplement constituée de 2 millions d'éléments phasés...

 

Bon, j'arrète là. Il s'agit d'un rêve pharaonique qui ne sera évidemment jamais réalisé.

Ce qui me surprend le plus, c'est que l'élite technique et industrielle actuelle (là, il ne s'agit pas d'E. Musk) perde autant son temps et son sang-froid devant les perspectives énergétique, climatique et démographique annoncées pour les prochaines décennies. Ou, autrement dit: au lieu d'essayer de réagir, qu'elle fasse diversion.

alx.

 

 

Modifié par alx
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A 5GHz et 36000 km, il faut une antenne (ou réseau phasé) de 2km de diamètre pour que le faisceau (gaussien à mi-hauteur) s'étale sur 1.3km (plus le diamètre du faisceau à la distance considéré si on n'est pas focalisé) au sol... quand on voit qu'il n'est pas envisagé de reconstruire un Arecibo 5x plus petit...

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Il y a 8 heures, biver a dit :

A 5GHz et 36000 km, il faut une antenne (ou réseau phasé) de 2km de diamètre pour que le faisceau (gaussien à mi-hauteur) s'étale sur 1.3km (plus le diamètre du faisceau à la distance considéré si on n'est pas focalisé) au sol... quand on voit qu'il n'est pas envisagé de reconstruire un Arecibo 5x plus petit...

Oui, la (radio)astronomie pèse bien peu dans la vision du monde  actuel et futur qu'illustre ce projet.

L' antenne émettrice en orbite (2 à 4 km d'envergure dans le document) serait composée de 2 millions d'éléments; celle au sol (réceptrice), répartie sur au moins 5 km (donc sur ~20 km^2), certainement composée  d'une dizaine de millions d'antennes élémentaires.

Les projets de radioastronomie les plus futuristes parlent d'interféromètres composés de milliers d'antennes ...

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J'adore ces concepts vieux de plus de 50 ans qui ressortent comme si c'était tout nouveau. L'avantage, c'est que si ça tombe en panne, on a une bonne excuse pour pas réparer.

Modifié par Christophe H
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il y a eu un demonstrateur technologique à la Reunion dans les années 90 ... Maintenant avec les innovations en France est ce que c'est resté tel quel car ça montrait des problèmes de concept ou juste l'inertie et la résistance au changement administrative française ? lo no se

 

Modifié par dilwivit

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Drôle d'idée, on dirait que c’est juste pour faire hightech.... Pourquoi mettre dans l'espace quelque chose qui peut être au sol ???????????????????????

oui, ya pas 24h de Soleil par jour et alors ?????????? C’est quand même infiniment plus simple non ?

on a des surfaces gigantesques à couvrir, ne serait-ce que par les toitures de n'importe quel immeuble, qu'il soit d'habitation, industriel, commercial ou autre, peut être même les surfaces de voirie si on arrive à mettre ça au point. Peut être est-il temps de revoir les règles de l'urbanisme et du bâtiment pour remplacer la tuile ou le bac acier par autre chose produisant de l'énergie, dut-il en remettant en cause les exigences d'une réglementation et  d'un PLU trop restrictif en termes de périmètres de sauvegarde. Aujourd'hui, il est possible et réaliste de construire de l’habitation en autosuffisance énergétique . Voilà un secteur où il est bon de consacrer une bonne dose de matière grise.

Mais il est certain qu'en parallèle, il faille s'interroger sur l'usage outrancier de l'électricité et de l'énergie à tout va (transports inutiles, flots de marchandises voguant au gré de la mondialisation, course effréné de la nouveauté, du commerce de l'inutile et du gadget, de la domotique irraisonnée, etc...)

Pour l’anecdote,

voilà un an qu'on vient d’aménager une charmante maisonnette de ville à l'Estaque, que du bonheur. Une rénovation remarquable, de très belle facture. Cependant, bardée d'une domotique qui m’échappe totalement, un électroménager de pointe, de la Led réglable partout avec couleurs de carnaval, etc.... J'ai été stupéfait de voir que lors de nos absences prolongées, le compteur débitant en continu 500W rien que pour la veille de tout ce bazar. Vraiment, une conception à la noix de la part des industriels de ces équipements .

et pour palier à ce genre d’aberrations il faudrait mettre des bazars dans l'espace ?????

Modifié par serge vieillard
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Moi ça me fait penser à ça ...

 

 

 

 

 

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Sur le site de Ciel & Espace :

https://www.cieletespace.fr/actualites/une-centrale-solaire-spatiale-parvient-a-transmettre-son-energie-sur-terre

 

Une centrale solaire spatiale parvient à transmettre son énergie sur Terre

 

C’est une première. Le Space Solar Power Demonstrator (SSPD), développé par le Caltech et mis en orbite en janvier 2023, est parvenu à transmettre de la puissance électrique depuis l’espace vers la Terre, sous forme d’un faisceau micro-onde.

200 milliwatts. Le chiffre évidemment n’est pas très impressionnant, mais pour tous ceux qui défendent depuis des années le concept de centrale solaire spatiale, il est historique ! Ce 1er juin 2023, le California Institute of Technology (Caltech) a annoncé que son satellite SSPD, lancé le 3 janvier de cette année par SpaceX, était parvenu à transmettre au sol de la puissance électrique produite dans l’espace à partir du rayonnement solaire.

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Le 23/10/2022 à 10:04, Invité Astrojules_du_67 a dit :

la technique de transmission de l'énergie par micro-ondes

 

je vais être moins ambitieux,

je vais commencer par une expérience:

je vais essayer de faire marcher mon lave vaisselle à distance

en faisant fonctionner mon four microonde

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il y a une heure, MARCOPOLE a dit :

en faisant fonctionner mon four microonde

Ah m. . . . j'ai pas de micro ondes :(

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Il y a 1 heure, ALAING a dit :

. j'ai pas de micro ondes

 

rassure moi Alain, tu as bien l'électricité ?

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Il y a 3 heures, MARCOPOLE a dit :

rassure moi Alain, tu as bien l'électricité ?

Oui mais pas tous ces gadgets inutiles :)

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