Accélération progressive par petite poussée

La première étape est le plus grand des obstacles aux vols spatiaux : Quitter la terre pour une orbite stable au-delà de l'atmosphère densifiée. Que ce soit par fusée, canon ou puissance nucléaire, cette phase est la plus difficile, exigeant une dépense concentrée d'énergie et de masse combustible.

L'orbite initiale est généralement la plus basse possible, puisque celle néscessite la plus petite poussée. Mais le but final est souvent une orbite plus haute,au niveau de la lune, d'une planète ou d'une comète, ou même de quelque cible extérieure au système solaire. La poussée nécessaire pour passer de l'orbite initiale à l'orbite finale n'est pas nécessairement puissante : une accélération progréssive est également possible, ce qui ouvre la porte à diverses alternatives de propulsion plus efficaces.

La Voile Solaire

Vue d'Artiste de voile solaire.

Une de ces méthodes est l'utilisation d'une d'une voile solaire, fonctionnant grâce à la pression de la lumière solaire. Cette pression (en conjonction avec celle du vent solaire) est responsable de la formation de la queue des comètes éloignées du Soleil, non seulement quand celles ci s'approchent du Soleil, avec leurs queue à la traîne mais aussi après l'avoir dépassé et s'en être éloignées, avec leur queue devant elles.

La voile solaire utiliserait cette pression presque comme les voiliers avec le vent. Ce serait une grande feuille en matériel réfléchissant, par exemple un film de mylar (qui est employé pour empêcher la surchauffe des vaisseaux spatiaux ) maintenue déployée par une structure de poutrelles et transmettant la pression au vaisseau spatial. On a proposé des conceptions diverses.

La fabrication d'une feuille aussi réfléchissante qu'un miroir est importante. La réflexion de la plus grande partie de la lumière vers l'arrière double presque la pression si la voile fait carrément face au Soleil, c' est à dire en direction opposée à la trajectoire du vaisseau. Mais il est surtout important de pouvoir incliner la voile par rapport aux rayons solaires pour pouvoir renvoyer ceux ci dans la direction choisie, par exemple dans la direction opposée à celle du vaisseau spatial, ce qui augmentera graduellement la vitesse de celui ci. Si la voile fait carrément face au Soleil, la pression de sa lumière neutralise son attraction et le satellite ne peut que tourner autour du Soleil dans une orbite un peu plus grande. D'autre part, en " louvoyant ", on peut mettre le vaisseau spatial sur une spirale extérieure ou intérieure, utile aux trajectoires des missions interplanétaires.

Une voile solaire pourrait aussi servir de vaisseau spatial de contrôle, pour avertir la Terre de l'approche "de tempêtes" de Soleil et être placée, par rapport à la Terre, au delà du point L1de Lagrange, où ce genre de satellite est habituellement placé. Détails Ici).

En principe, les voiles solaires ne sont utilisables que si la lumière du soleil est suffisamment intense, par exemple en deçà de l'orbite de Mars. Cependant, Robert Forward, auteur de science-fiction et physicien, a proposé l'utilisation d'une voile solaire pour voyager vers les étoiles éloignées.

Dans "le Vol du 'Libellule'" une équipe de courageux astronautes se mettent en route, dans un vaisseau spatial orbitant le Soleil, vers une étrange planète double à moitié couverte d'eau de source et habitée par des créatures ressemblant à des baleines intelligentes. Le vaisseau spatial est propulsé par une énorme voile solaire, poussée par une concentration de rayons lasers eux même activés par la lumière du soleil. Quand l' engin approche de sa cible, la voile est libérée en partie. Les rayons laser dépassent alors le satellite et sont réfléchis vers l' arrière par la cible, ils frappent la partie restante de la voile solaire, en direction opposée, ralentissant le vaisseau et permettant à ses passagers d'atterrir. Il ne faut jamais dire qu'une idée est trop fantaisiste pour intéresser les scientifiques ! Dans une annexe technique au livre, les détails techniques de cette fantaisie sont présentés.