La Chine prépare un système récepteur au sol pour sa centrale solaire orbitale

La construction par la Chine de sa centrale solaire orbitale (CSO) a franchi une nouvelle étape, alors qu'une équipe de recherche de l'Université de Xidian a annoncé récemment que le système de vérification récepteur au sol avait passé l'examen, prouvant les percées du pays dans cette technologie clé.

Le système de vérification au sol du programme nommé Zhuri (littéralement « Poursuivre le soleil ») – qui, selon l'université basée à Xi'an, est le premier du genre au monde pour un CSO à chaîne complète et à système complet – a passé avec succès les examens le 5 juin, faisant des percées dans plusieurs technologies clés, notamment la concentration de lumière à haut rendement et la conversion photoélectrique, la conversion micro-ondes, l'émission de micro-ondes, l'optimisation de la forme d'onde, la mesure et le contrôle du pointage du faisceau à micro-ondes, la réception et la rectification des micro-ondes, ainsi que la conception de structures mécaniques intelligentes.

Un groupe d'experts dirigé par Wu Yirong, académicien de l'Académie chinoise des sciences (CAS), a assisté à l'examen sur place le 5 juin et a déclaré que ce résultat dénotait une avancée de premier plan au niveau mondial, précisant que cela jetait les bases du développement par la Chine de la technologie de transmission sans fil d'énergie à micro-ondes de nouvelle génération et de la technologie des centrales solaires orbitales. Ces nouvelles technologies présentent de larges perspectives d'application, selon une analyse publiée par l'université ce mardi.

Le système de vérification au sol est situé sur le campus sud de l'Université de Xidian. La tour de soutien du système est une structure en acier de 75 mètres de haut et comporte cinq sous-systèmes : concentration oméga, conversion lumière-électricité, transmission de l’énergie, gestion de l'énergie, et une antenne de réception.

Le principe de fonctionnement est de déterminer d'abord l'angle vers lequel le condensateur doit être incliné en fonction de la position du soleil. Après avoir reçu la lumière du soleil réfléchie par le condensateur, le réseau de cellules photovoltaïques situé au centre du condensateur la convertit en électricité en courant continu. Ensuite, à travers le module de gestion de puissance, la puissance électrique est convertie par les quatre systèmes de concentration et est canalisée vers l'antenne d'émission intermédiaire.

L'énergie électrique est ensuite convertie en micro-ondes et transmise à l'antenne réceptrice sous forme de transmissions sans fil, avant que l'antenne réceptrice ne convertisse à nouveau le redressement micro-ondes en courant continu, qui est fourni à la charge.

Les efforts de recherche et développement (R&D) par la Chine pour sa propre centrale électrique orbitale se sont accélérés depuis qu'une proposition a obtenu l'approbation de l'État en 2013. Après quoi, plus de 130 experts chinois rassemblés par 16 départements et agences d'État, dont le ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information, la Commission nationale du développement et de la réforme (CNDR) et le ministère des Sciences et Technologies, ont passé un an à mener une étude de faisabilité en 2014.

À peu près à la même période, Duan Baoyan, membre de l'Académie chinoise d'ingénierie, et son équipe de recherche de l'Université de Xidian ont mis au point un design pour la centrale solaire orbitale OMEGA, qui, comparée au plan américain ALPHA, est plus facile à contrôler, a moins de pression concernant la dissipation thermique et est 24% plus efficace en termes de rapport puissance/masse (électricité générée par l'unité de masse du système spatial).

Le Royaume-Uni envisage également d'avoir un démonstrateur en orbite d'ici 2035, alors que plus de 50 organisations britanniques, dont des poids lourds tels que le constructeur aérospatial Airbus, l'Université de Cambridge et le fabricant de satellites SSTL, ont rejoint la UK Space Energy Initiative lancée en 2021, qui « a établi un plan de développement sur 12 ans qui pourrait voir une centrale électrique de démonstration, assemblée par des robots en orbite, transmettre des gigawatts d'énergie de l'espace à la Terre dès 2035 », avait déclaré le 27 avril le président de l'initiative, Martin Soltau.

« Compensant les défis de l'utilisation de l'énergie solaire au sol, tels que le temps pluvieux et nuageux et le changement entre jour et nuit, la construction d'une centrale solaire dans l'espace – pour être exact, sur l'orbite géosynchrone – pourrait fournir une efficacité énergétique 35 fois meilleure que celle des centrales photovoltaïques sur Terre », a déclaré jeudi Pang Zhihao, un expert de l'espace basé à Beijing.

Les perspectives d'application pourraient être extrêmement larges, selon M. Pang. « Par exemple, pendant le pic des voyages de la fête du Printemps, beaucoup pourraient alimenter leurs véhicules électroniques n'importe où et n'importe quand sans craindre de ne pas trouver de bornes de recharge sur la route. »

« La Chine pourrait construire une centrale solaire orbitale expérimentale d'ici 2030 et construire une centrale électrique spatiale commercialement viable d'ici 2050 », avait rapporté le China News Weekly en 2021, citant une feuille de route approuvée en 2014.

Dernièrement, l'Académie chinoise des technologies spatiales (CAST), le principal fabricant d'engins spatiaux appartenant à l'État, a indiqué prévoir de mener en 2028 une « expérience de transfert de haute tension spatiale et de transmission d'énergie sans fil » en orbite terrestre basse.

Le satellite sera capable de générer 10 kilowatts et transportera un réseau de cellules solaires, une antenne de transmission à micro-ondes, une charge utile de transmission laser de faible puissance ainsi qu’un réseau de transmission, et testera la transmission d’énergie sur des distances de 400 kilomètres depuis l'orbite.

La mise à jour des plans de la CAST apparaît dans l'article « Retro-directive micro-ondes power beam steering technology of space solar power station (Technologie de direction de faisceau de puissance micro-ondes rétro-directive d'une centrale solaire spatiale) », publié le 2 juin dans la revue China Space Science and Technology.