Voiles solaires

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  • Publié le : 3 juin 2010
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Tout comme les voiliers sont poussés par le vent, on peut envisager des voiliers spatiaux que poussent les photons issus du soleil. L’effet dû à la pression des photons est négligeable sur Terre parrapport à l’ensemble des autres forces qui s’y exercent, mais il en va autrement dans l’espace.

Partie I : (Généralités )

□ Principe : Les photons frappant la voile solaire provoquent unepression faible mais constante nommée pression photonique, de l’ordre de 4.5 microNewtons par mètre carré. Les voiliers ne sont donc pas propulsés par le vent solaire tel qu’on le définit habituellement(ensemble de particules chargées), mais par les photons. La très faible valeur de la poussée implique une attention particulière au rapport entre la surface de la voile et la masse embarquée.
□Historique : En 1616, Kepler observe que la queue des comètes n’est pas dirigée suivant leur trajectoire, ce qui est expliqué en 1873 par Maxwell. La pression de radiation est mise en évidence parLebedev en 1901. Projet d’envoi d’une voile solaire (NASA) vers la comète de Halley en 86. Le projet est abandonné mais des associations consacrées aux voiles solaires voient le jour. La première voilesolaire (Znamia) a volé le 4 février 1993.
□ Contraintes : Il est nécessaire d’avoir un rapport masse / surface aussi petit possible : il est de l’ordre de grandeur de 50 g / m2, en comptant lamasse de la voile … Par conséquent, l’épaisseur de la voile doit être très faible (quelques micromètres), et la masse des instruments embarqués raisonnable. Le voilier solaire impose aussi descontraintes uniques : pliage de la voile, contrôle d’attitude, …

Partie II : Mise en évidence de la pression photonique

La première mise en évidence est l’expérience du tir d’un laser verticalement, versle haut. Si le laser est assez puissant, la force de pression peut compenser le poids d’une feuille de papier aluminisé très fine.
Expériences sur le radiomètre (La force due à la pression...
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