Une nouvelle technologie laser permet de faire voler des drones 24h sur 24

Les fusils et les canons laser sont connus pour leur apparence spectaculaire dans les combats épiques de Star Wars, mais dans le monde réel ces armes sont totalement inoffensives : il ne suffit que d'un miroir ou presque pour pouvoir s'en protéger. Ils n'en sont pourtant pas moins utiles dans d'autres domaines, comme par exemple, la transmission d'informations par fibre optique qui fonctionne justement grâce à la technologie laser.

Un groupe de chercheurs de l’entreprise russe RKK Energia vient de découvrir une nouvelle application de l'énergie des lasers. Grâce à elle, ils ont en effet réussi à maintenir en l'air des drones électriques sans devoir les faire atterrir pour recharger leurs batteries.

Un faisceau laser pour recharger les drones

Le marché des drones connaît un développement très important. En 2015 seulement, il s'en est vendu pour 5 milliards de dollars dans le monde. « Notre technologie permettra de garantir leur autonomie 24h sur 24 sans qu'il soit nécessaire de les recharger », affirme Ivan Matsak, ingénieur chez Energia et co-initiateur du projet.

Ce dernier souligne que jusqu'à récemment, le transfert d'énergie via un rayon laser n'avait pas de sens car son efficacité thermodynamique ne dépassait pas quelques pourcents, sans compter les pertes dues à la conversion et à la transmission de l'énergie. Mais dans les années 2000 la situation a évolué avec l'apparition de lasers infrarouges, dont l'efficacité énergétique pouvait atteindre 40% à 50%, et de modules photovoltaïques très performants capables de convertir 40% de l'énergie captée en électricité, parfois même jusqu'à 70% dans le cas des rayonnements.

Ces avancées ont permis aux scientifiques de considérer les faisceaux laser comme un moyen sérieux de conversion électrique. Une telle technologie, selon les chercheurs, doit être composée d'un laser infrarouge efficient, de systèmes de guidage, de capteurs embarqués sur le drone et d'accumulateurs de secours pour les cas de perturbation du faisceau.

Le système de guidage existe déjà. L'Institut physico-technique Ioffé, quant à lui, a créé des modules photovoltaïques ultra-performants grâce auxquels l'efficacité de la transmission énergétique avoisine 10%. En d'autres termes, pour une puissance de 200 Watts, il est possible de garder un drone en fonctionnement à une altitude d'un kilomètre sans limite de temps.

Les chercheurs ont décidé d'aller plus loin et d'utiliser la technologie laser dans l'espace. Elle y sera d'ailleurs encore plus effective puisque, dans le vide, il n'y a pas de pertes d'énergie.

Les lasers vont-ils remplacer les batteries solaires dans l'espace ?

Aujourd'hui, presque tous les appareils présents dans l'espace sont alimentés grâce à l'énergie solaire, mais la taille importante des dispositifs nécessaires pour la capter et la transformer n'est pas sans créer quelques problèmes. Pour qu'une batterie solaire fonctionne dans le cosmos, il faut orienter en permanence de grandes constructions complexes en direction du Soleil.

« Dans l'espace on a besoin de beaucoup d'énergie, par conséquent les accumulateurs sont eux aussi très gros. Cependant la puissance nécessaire pourrait être fournie par des récepteurs laser, qui sont 10 à 100 fois moins imposants que les accumulateurs solaires », souligne Ivan Matsak. Selon lui, l'approvisionnement en énergie par faisceau laser permettra de prolonger la durée de vie des microsatellites.

Les faisceaux laser seront aussi utiles aux expérimentations dans le cosmos. Dans les faits, la Station spatiale internationale (ISS) n'est pas en apesanteur « stable » : elle ressent les vibrations, les oscillations, les micro-accélérations liées au fonctionnement de divers mécanismes, et notamment celles des moteurs qui permettent d'orienter les panneaux solaires. Cette contrainte empêche la réalisation de nombreuses expériences, par exemple sur la croissance des cristaux. Au contraire, le transfert d'énergie via laser permet de créer les conditions idéales pour de telles expériences à bord de modules technologiques autonomes.

Les chercheurs estiment en effet que, grâce au laser, on pourra également recharger les moyens de transport dans l'espace. Les spécialistes russes travaillent justement depuis longtemps sur l'idée de remorqueurs inter-orbitaux, des appareils dont la tâche est d’acheminer les satellites vers des orbites plus élevées.

Ivan Matsak et ses collègues ont déjà conçu un plan d'expérimentations spatiales baptisé « Pélican », concernant le transfert d'énergie du segment russe de l'ISS au vaisseau de transport Progress. Cette expérience pourrait être menée dès 2017. Aujourd'hui, ils préparent un premier test de transfert d'énergie à une distance d'un kilomètre sur Terre.

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