Des scientifiques japonais cherchent à capter la lumière solaire en orbite pour alimenter les villes : « C'est une technologie de pointe qui transforme la science-fiction en sécurité énergétique »

Et si une partie de l’électricité qui arrive un jour à votre prise venait littéralement de l’espace ? C'est le pari du Japon avec OHISAMA, un petit satellite expérimental qui veut capter l'énergie solaire en orbite et l'envoyer vers la Terre sous forme d'électricité propre quasi continue.

La mission fait partie du programme japonais de système d'énergie solaire spatiale, une technologie encore en phase de test que le gouvernement inclut déjà comme ligne stratégique dans sa planification énergétique. L’idée, sur le papier, est simple. Des panneaux dans l'espace qui reçoivent de la lumière presque toute la journée, la transforment en électricité, la convertissent en micro-ondes et l'envoient sans fil à de grandes antennes situées à la surface, qui la reconvertissent en kilowatts utiles pour le réseau.

Ce que OHISAMA va tester en pratique

OHISAMA ne sera pas une centrale électrique miniature, mais un démonstrateur technologique. Selon les données publiées par Japan Space Systems (J-spacesystems), le satellite aura une masse d'environ cent quatre-vingts kilos et embarquera un panneau intégré de génération et de transmission mesurant environ soixante-dix centimètres sur deux mètres. Sa puissance électrique est d'environ sept cent vingt watts, soit quelque chose d'équivalent à la consommation d'un petit appareil pendant une heure.

Le lancement est prévu pour l’exercice 2026 à bord d’une petite fusée commerciale japonaise. Depuis une orbite basse, à environ 450 kilomètres d'altitude, OHISAMA convertira l'énergie solaire en micro-ondes et l'enverra vers une grande antenne parabolique située au centre spatial profond d'Usuda, dans la préfecture de Nagano. L'expérience est apparemment modeste pour allumer un système d'éclairage utilisant cette énergie, mais elle est essentielle pour vérifier si l'ensemble de la chaîne fonctionne de l'espace au sol.

Le Japon ne part pas de zéro. Lors d'essais au sol, un virgule huit kilowatts ont déjà été transmis sans fil à environ cinquante-cinq mètres et dix kilowatts à cinq cents mètres, et en 2024, il était possible d'envoyer de l'énergie depuis un avion à environ sept kilomètres de hauteur vers une antenne en surface. Autrement dit, les pièces de base sont testées près du sol. Il est maintenant temps de voir ce qui se passe lorsque l'on ajoute l'orbite, l'ionosphère et les distances réelles du système.

Pourquoi cette énergie solaire est différente

L’énergie solaire spatiale met en évidence un problème que nous ressentons tous lorsque nous examinons la facture d’électricité. La production renouvelable augmente et diminue avec les nuages, la pluie et le cycle jour-nuit. En orbite, ces limites disparaissent presque. Les propres études du gouvernement japonais estiment qu'une station commerciale pourrait fonctionner avec des facteurs d'utilisation proches de quatre-vingt-dix pour cent, soit cinq à dix fois plus élevés que de nombreuses centrales solaires terrestres.

Le modèle de référence Japan Space Systems propose des plates-formes en orbite géostationnaire avec des panneaux d'environ deux virgule cinq kilomètres carrés, situés à environ trente-six mille kilomètres de hauteur. L'énergie voyagerait sous forme de micro-ondes jusqu'à un rectum terrestre d'environ quatre kilomètres de diamètre, qui l'injecterait ensuite dans le réseau électrique. Une seule unité pourrait fournir environ un gigawatt d'électricité, soit suffisamment pour couvrir un peu plus de dix pour cent de la consommation annuelle de la capitale japonaise, selon ces conceptions préliminaires.

En théorie, le faisceau peut en outre être redirigé dans certaines marges. En pratique, cela permettrait d’envoyer davantage d’énergie dans une zone en pleine canicule, de soutenir une région après une panne majeure ou de renforcer l’approvisionnement nocturne lorsque le vent ne souffle pas. Si un jour il était déployé, ce serait un élément supplémentaire pour réduire l’utilisation du gaz et du charbon à un moment où les énergies renouvelables sur terre s’essoufflent.

Les défis qui restent à résoudre

L'aspect le moins attrayant du projet réside dans les défis techniques et économiques. L’un des principaux défis consiste à maintenir le faisceau micro-ondes concentré et sûr. Le récepteur au sol envoie un signal pilote et le satellite ajuste la phase de milliers de petits éléments d'antenne en temps réel afin que la majeure partie de la puissance atteigne exactement là où elle devrait. Selon les mots d'Hiroki Yanagawa, directeur de J spacesystems, « d'un point de vue technologique, le Japon est un leader mondial dans ce domaine », une phrase qui reflète la confiance dans la partie technique, mais ne résout pas à elle seule les doutes sur les coûts et l'échelle.

C'est l'autre grande muraille. Une analyse récente publiée par l'agence spatiale américaine estime qu'avec la technologie actuelle, l'électricité produite par les centrales solaires spatiales serait d'environ soixante cents par kilowattheure, contre environ cinq cents pour l'énergie solaire ou éolienne terrestre. Cette différence reflète à la fois la complexité de la construction de structures de plusieurs kilomètres en orbite et l'impact des lancements répétés nécessaires à la mise en service d'une seule centrale.

Il y a également un débat sur l'empreinte carbone totale du système. Les fusées qui placeraient ces structures en orbite émettent des gaz à effet de serre et des particules dans les hautes couches de l’atmosphère. Les défenseurs du concept rappellent qu’une fois déployées, ces centrales pourraient fonctionner pendant des décennies et remplacer de nombreuses centrales fossiles, mais les experts appellent à la prudence et à une analyse indépendante des scénarios de déploiement à grande échelle.

Une petite expérience dans une très longue carrière

L'OHISAMA arrive dans un contexte où d'autres agences et universités, notamment aux États-Unis et en Europe, ont déjà testé des démonstrateurs spatiaux d'énergie solaire plus petits et étudient leurs propres programmes. Ce qui différencie la mission japonaise, c'est qu'elle veut aller plus loin en convertissant, pour la première fois au monde, l'énergie solaire captée en orbite en électricité utilisable en un point précis de la surface et non seulement un faible signal enregistré par des instruments.

Les délais, de toute façon, sont longs. Les documents de planification envisagent une possible commercialisation de ce type d'installation vers les années 1940, à condition que les démonstrations intermédiaires fonctionnent et que la réduction des coûts des lanceurs et de l'électronique se poursuive. D’ici là, l’énergie solaire spatiale sera avant tout un laboratoire technologique, et non une solution immédiate pour faire baisser la facture d’électricité.

Néanmoins, ce qui se jouera dans les années à venir n’est pas une mince affaire. Si OHISAMA parvient à alimenter un système d’éclairage à Nagano avec de l’énergie collectée en dehors de l’atmosphère, cela prouvera qu’un élément clé du concept fonctionne. À partir de là, un véritable débat s’ouvrira sur l’opportunité d’investir dans ces centrales orbitales en complément des énergies solaire et éolienne que nous connaissons déjà.

La description technique la plus récente du système solaire spatial japonais et d'OHISAMA lui-même est disponible sur le site agence spatiale japonaise.

L'article des scientifiques japonais cherche à capturer la lumière du soleil en orbite pour alimenter les villes : « C'est une technologie de pointe qui transforme la science-fiction en sécurité énergétique » a été publié pour la première fois sur ECOticias.com.