" Tendez vos mains au Soleil que sentez- vous? La chaleur, bien sûr. Mais il y a aussi la pression. Vous ne vous en rendez même pas compte, tant elle est faible à peine un millionième d'once à la surface de vos paumes mais dans l'espace, même une quantité aussi négligeable peut devenir importante, parce qu'elle agit tout le temps, chaque heure, chaque jour. Et ce n'est pas comme pour le propergol, elle ne coûte rien et il y en a tant que l'on veut. On a les moyens de l'utiliser. Nous pouvons construire des voiles qui capteront le rayonnement du Soleil ".

Pourquoi un cours sur la propulsion photonique? Nous sommes habitués pour les engins spatiaux actuels, à des moteurs très puissants fonctionnant en temps limité, avec des ergols et une combustion à forte vitesse d'éjection. Cependant tout le monde sait, et la mécanique générale est là pour le prouver, qu'une force très faible agissant en continu, ou sur un temps très long, peut générer des variations importantes de vitesse et générer des modifications notables de la forme de l'orbite.

On a donc pensé à utiliser la lumière du Soleil pour propulser un engin spatial à la façon d'un voilier. C'est d'ailleurs le nom de VOILE SOLAIRE ou de VOILIER SOLAIRE qui est donné à ce genre d'engin.

NB 1 : Historiquement, une compétition avait été prévue par, mettant en concurrence les grands pays de l'industrie spatiale, course de la TERRE vers la LUNE. Le point de départ était l'orbite géostationnaire, la propulsion imposée uniquement photonique, le vainqueur aurait été le premier a photographier la face cachée de la lune. Elle ne s'est pas faite faute de crédits.

Des regroupements d'intérêt pour la promotion de ce type de propulsion, ont vu le jour:

NB 2 : Le " fin du fin" pour un voilier solaire, serait d'utiliser la lumière à des fins propulsives, de mettre en œuvre un SCA utilisant des couples créés grâce à l'action de la lumière sur des gouvernes, et enfin de n'utiliser à bord que l'énergie solaire. Ce n'est pas impossible, la contrainte la plus difficile étant de loin le SCA.

La première fois que vous avez vu l'effet de la poussée photonique, c'est sûrement en classe de terminale, en physique, avec une démonstration du RADIOMETRE, petit appareil sous cloche et vide avec monté sur un axe de précision, un solide plan très léger constitué de 2 pales symétriques. A l'aide dune lampe électrique on éclaire une seule pale et on constate que l'équipage mobile se met à tourner autour de son axe. Il y a donc création d'un moment par rapport à l'axe et donc d'une force issue de la lumière qui s'est réfléchie sur la pale.

Le principe de la création d'une force par la réflexion de la lumière sur une surface, provient de la variation de la quantité de mouvement des photons incidents réfléchis.

Bibliographie: Une information précise peut être trouvée dans les ouvrages du CNES

1°) Notations:

Wo: flux d'énergie solaire en Watt/m² reçu au niveau de la Terre, supposée à sa distance moyenne au Soleil, soit 1 UA ( Unité Astronomique = 149.596 10⁶ km), Wo = 1353 W/m²

NB: On rappelle que la distance Terre - soleil varie de 147 10⁶ km à 152 10⁶ km

D(t) : distance Terre - Soleil variable au cours du temps mesurée en UA.

2°) Rappels de physique dans le cas d'une réflexion totale :

3°) Réalité physique :

D'après une documentation U3P sur 100 photons éclairant la surface le bilan est le suivant:

10 restants sont absorbés mais réémis en infra rouge

6 normalement à la face éclairée

4 normalement à la face non éclairée

Pour obtenir une poussée de 1 Newton, il faut éclairer une surface de 111 111 m² soit 11 ha.

Guiziou Robert décembre 2002