Customize this title in frenchComment l’ESA a fabriqué des panneaux solaires qui fonctionnent dans l’espace lointain

Make this article seo compatible,Let there be subheadings for the article, be in french, create at least 700 words Juice, le projet Jupiter Icy Moons Explorer de l’Agence spatiale européenne, a besoin d’électricité pour mener à bien sa mission scientifique. C’est un problème, car Jupiter – à 778 millions de kilomètres (466 millions de miles) du soleil – ne reçoit que 3% d’énergie solaire en plus que la Terre. La température ambiante dans la partie du système solaire occupée par Jupiter n’est que de 30 °C au-dessus du zéro absolu. Pour rendre la mission Juice possible, l’ESA a dû inventer des panneaux solaires capables de fonctionner efficacement dans l’environnement froid et sombre qui entoure Jupiter. Il y a dix ans, la mission spatiale Rosetta a voyagé dans l’espace lointain pour rencontrer une comète aussi éloignée du soleil que Jupiter. À cette époque, il n’y avait pas de panneaux solaires disponibles pour alimenter le vaisseau spatial pendant les 31 mois qu’il a fallu pour atteindre sa destination, il a donc dû voyager en mode d’hibernation presque totale jusqu’à ce qu’il soit temps d’accomplir sa mission. La mission Juice nécessiterait plus d’énergie solaire pour réussir. « C’était le souci. Nous nous dirigions vers un endroit lointain et sombre », note Christian Erd, responsable du vaisseau spatial Juice. « L’une des premières activités de développement technologique soulevées pour la mission était de développer des cellules solaires qui pourraient certainement continuer à fonctionner autour de Jupiter. La bonne nouvelle, c’est que la technologie avait beaucoup évolué depuis l’époque de Rosetta. Panneaux solaires pour l’espace lointain L’ingénieur en cellules solaires Carsten Baur a été chargé de trouver une solution. « Rosetta avait volé à une époque où les cellules solaires au silicium étaient encore à la pointe de la technologie. Depuis lors, les cellules solaires standard utilisées pour les missions spatiales sont passées à des unités à base d’arséniure de gallium plus efficaces, utilisant une conception de cellule à triple jonction – ce qui signifie que trois couches de cellules sont superposées, chacune générant de l’énergie à partir de différentes longueurs d’onde de la lumière du soleil. ” Alors que les cellules solaires de la mission Rosetta n’avaient qu’environ 20 % d’efficacité, les dernières cellules à triple jonction GaAs sont proches de 30 % d’efficacité. Il ne s’agissait pas simplement de transplanter des cellules solaires d’une mission générique à Juice. Ils devaient être spécifiquement testés pour leurs performances dans les conditions de « faible intensité, basse température » qui prévalaient autour de Jupiter. Image reproduite avec l’aimable autorisation de l’Agence spatiale européenne « Changez l’environnement et les comportements changent également », déclare Carsten. «Nous avons donc dû adapter nos configurations de test à la faible luminosité et au froid. Nous sommes partis de la dernière version de la cellule solaire européenne, la 3G30 d’Azur Space en Allemagne, qui a de bien meilleures performances à température ambiante que son prédécesseur la 3G28. Mais la même chose n’était pas vraie à des températures plus basses. Ils avaient des défauts spécifiques activés thermiquement qui nous ont obligés à passer au 3G28. Et une fois le type sélectionné, les lots de cellules individuels nécessitaient encore un examen détaillé. « La puissance que nous recevons sur Terre est d’environ 1360 watts par mètre carré », explique Carsten. « À Jupiter, c’est plus comme 50 watts par mètre carré, comme aller à l’intérieur. Ce n’est toujours pas rien, mais pas les conditions standard pour faire fonctionner les cellules solaires. Tout défaut dans le semi-conducteur composant la cellule solaire entraînera immédiatement une baisse des performances. Les petits défauts peuvent être critiques Aucun semi-conducteur n’est vierge et de petites imperfections de « chemin de dérivation » peuvent drainer une partie du courant généré par la lumière du soleil. Les ingénieurs des cellules solaires peuvent détecter ces chemins de dérivation en mesurant ce que l’on appelle le « courant d’obscurité ». « Si vous avez 2 milliampères de perte à 500 milliampères de courant à partir d’une constante solaire en orbite terrestre, ce n’est pas un problème. Mais si vous descendez à 16 milliampères à Jupiter, alors 2 milliampères représenteraient une perte assez importante, en particulier parce que lorsque nous regroupons des cellules dans une chaîne, le courant de cellule le plus bas dominera les sorties de courant de la chaîne », explique Carsten. Lors des tests de contrôle qualité sous la supervision de l’ESA, environ 25 % des échantillons ont été rejetés. Un autre défi consistait à évaluer les effets des niveaux de rayonnement élevés au voisinage de Jupiter. « Les cellules solaires des satellites de télécommunications géostationnaires sont bien sûr exposées aux radiations. Ce que nous constatons, c’est que, comme ils sont continuellement exposés à la lumière du soleil, les températures élevées les conduisent à un certain degré d’auto-guérison à cause des dommages causés par les radiations. Mais à Jupiter, une telle auto-guérison n’est pas disponible », déclare Carsten. «Nous avons donc travaillé avec une équipe de l’Ecole Polytechnique en France qui disposait d’un cryostat portable et d’un simulateur solaire pour reproduire les conditions d’éclairage telles qu’elles sont rencontrées à Jupiter. Cela nous a permis d’effectuer des tests de rayonnement à basse température et – sans augmenter la température entre les deux – d’effectuer sur place des mesures de performance pour évaluer le facteur de perte. Par contre, les cellules solaires fonctionnent plus efficacement à basse température. Image reproduite avec l’aimable autorisation de l’Agence spatiale européenne Beaucoup de panneaux solaires Dans l’ensemble, environ 24 000 cellules solaires sont nécessaires au total pour couvrir les 85 mètres carrés de panneaux solaires de Juice, soit environ la moitié de la surface d’un terrain de volley-ball. En raison du nombre de cellules solaires nécessaires, toute réduction de leur taille pourrait réduire considérablement la masse totale du véhicule d’exploration spatiale Juice. Le fonctionnement avec des courants inférieurs à la conception standard signifiait que l’épaisseur de la « métallisation » des cellules solaires sur leur face avant, utilisée pour transférer ces courants, était réduite sans entraver la fonctionnalité, tandis que le support en germanium des cellules était réduit de 150 micromètres à 100 micromètres. D’autre part, le verre utilisé pour recouvrir les cellules solaires est plus épais que la normale pour les protéger contre les radiations. Il était à son tour recouvert d’une couche d’oxyde d’indium et d’étain à l’échelle nanométrique et interconnecté par de minuscules fils de cuivre pour empêcher l’accumulation de charges électrostatiques provenant des particules énergétiques rencontrées dans l’espace qui pourraient autrement influencer les résultats des instruments magnétiques et plasma sensibles à bord du véhicule Juice. Les cellules solaires Azur Space 3G28 – fabriquées avec des panneaux de substrat d’Airborne aux Pays-Bas, posées par Leonardo en Italie et intégrées par Airbus Defence and Space aux Pays-Bas – ont fini par devenir les meilleures cellules solaires pour les conditions LILT. En conséquence, la mission Europa Clipper de la NASA vers Jupiter a pris la décision d’utiliser exactement les mêmes cellules solaires, ce qui était non seulement une prouesse technique pour l’Europe mais aussi un succès notable à l’exportation. Au-delà de Juice, Carsten et ses collègues étudient dans quelle mesure l’énergie solaire pourrait encore être étendue au système solaire externe : « Nous pouvons encore augmenter l’efficacité par divers moyens, et également déployer de plus grandes zones, par exemple en utilisant des cellules solaires flexibles et des panneaux solaires ». panneaux qui ont été développés pour les dernières missions de télécommunications de toute façon. Nous n’avons donc pas encore atteint de barrière de distance absolue. Les plats à emporter L’exploration spatiale conduit souvent à des améliorations de la technologie utilisée sur Terre. La technologie qui permet aux panneaux solaires spécialisés de récolter de l’énergie à plus de 440 millions de kilomètres du soleil pourrait conduire à des panneaux solaires qui peuvent bien fonctionner pendant les longues nuits d’hiver dans les régions arctiques. Pour en savoir plus sur la mission ESA Juice, lancée avec succès le 14 avril 2023, veuillez consulter la vidéo ci-dessous. Inscrivez-vous pour recevoir les mises à jour quotidiennes de CleanTechnica par e-mail. Ou suivez-nous sur Google Actualités ! Vous avez un conseil pour CleanTechnica, souhaitez faire de la publicité ou suggérer un invité pour notre podcast CleanTech Talk ? Contactez-nous ici. Concevoir l’avenir chez Italdesign Je n’aime pas les paywalls. Vous n’aimez pas les paywalls. Qui aime les paywalls ? Chez CleanTechnica, nous avons mis en place un paywall limité pendant un certain temps, mais cela s’est toujours senti mal – et il a toujours été difficile de décider…

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