Turning Night into Day: Le pari ambitieux de Reflect Orbital

L’énergie solaire est la source d’énergie renouvelable la plus propre. De plus, quelques heures de lumière solaire atteignant la Terre suffisent amplement à couvrir les besoins énergétiques de l’humanité pour une année.

Mais, bien sûr, le problème est que nous ne pouvons pas tout capter. Non seulement la plupart de la lumière solaire frappe les océans et les déserts, mais le stockage et la distribution de l’énergie solaire sont également difficiles. De plus, les panneaux solaires ne sont pas très efficaces, seulement environ 15 à 25 %.

Plus important encore, la lumière du soleil n’est pas constante. Elle est affectée par la nuit, le temps et les saisons. Ainsi, quelle que soit l’efficacité des systèmes photovoltaïques, l’énergie solaire reste intermittente, ce qui signifie que l’énergie ne peut être produite que pendant les heures de jour.

Imaginez maintenant un monde où cette limitation disparaît complètement. Vous recevez de la lumière solaire en permanence, mieux encore, exactement quand vous en avez besoin. C’est précisément ce que Reflect Orbital cherche à réaliser.

La startup californienne propose de projeter de la lumière solaire sur Terre à la demande en utilisant 50 000 grands miroirs orbitaux. L’idée est de supprimer la contrainte selon laquelle l’énergie solaire est limitée à la lumière du jour en permettant à l’énergie solaire de produire de l’électricité la nuit.

“Notre technologie a la capacité de plus que tripler la production solaire mondiale — ouvrant la voie à un avenir durable et énergétiquement sécurisé,” déclare le site web de l’entreprise.

Si cela devient réalité, cela pourrait fondamentalement remodeler l’économie de l’énergie solaire et le réseau énergétique plus large. Mais en même temps, des experts ont mis en garde contre des risques potentiels, notamment la perte de ciels nocturnes clairs, la perturbation du comportement de la faune et un impact négatif sur notre rythme circadien. De plus, les astronomes considèrent largement le plan de Reflect Orbital de fournir un point de lumière solaire à la demande avec un groupe de miroirs spatiaux comme une menace majeure pour l’astronomie d’observation.

Pour comprendre s’il s’agit d’une percée ou d’une ligne que nous pourrions regretter de franchir, examinons de plus près Reflect Orbital.

Ingénierie de la lumière solaire à la demande

Pendant des centaines de millions d’années, c’est-à-dire depuis que notre planète Terre tourne sur son axe et orbite autour du soleil, nous avons connu le jour et la nuit. Sous ce rythme naturel de lumière et d’obscurité, créé par la rotation de 24 heures de la Terre, la vie et les écosystèmes évoluent. Mais Reflect Orbital veut changer ce schéma.

La startup propose un avenir où la lumière peut être dirigée vers des zones ciblées. Un tel avenir menace l’obscurité naturelle et modifie fondamentalement notre environnement. Pour y parvenir, l’entreprise lancera des milliers de satellites, chacun agissant comme un « réflecteur de lumière solaire » orientable en orbite terrestre basse (LEO).

Ces satellites sont équipés de grands panneaux réfléchissants ou de miroirs spatiaux géants. Les miroirs que l’entreprise prévoit d’utiliser sont de forme carrée et fabriqués en mylar, un film polyester issu de polyéthylène téréphtalate (PET) étiré, utilisé pour sa réflectivité, son isolation électrique, sa haute résistance à la traction et sa stabilité chimique.

Ces miroirs proposés, d’une taille d’environ 10 à 55 mètres (33 à 180 pieds), redirigeraient la lumière solaire du côté diurne de notre planète vers ceux qui la souhaitent du côté nocturne, offrant essentiellement le « soleil en tant que service ».

La lumière solaire supplémentaire, selon l’entreprise, peut être utilisée pour alimenter des panneaux solaires la nuit, aider aux opérations de recherche et de sauvetage, éclairer les rues des villes, améliorer la croissance des cultures et même atténuer la dépression saisonnière.

“Nous essayons de créer quelque chose qui pourrait remplacer les combustibles fossiles et réellement alimenter tout.”

– Ben Nowack, PDG de Reflect Orbital, a déclaré lors d’une interview

Le faisceau de lumière de l’un de ses nombreux satellites projette une lueur douce, semblable à la lune couvrant environ trois miles ou environ cinq kilomètres au sol. Par ailleurs, son intensité d’éclairage varie entre 0,8 et 2,3 lux. À titre de comparaison, l’intensité de la lumière de la pleine lune est estimée entre 0,05 et 0,2 lux.

Ainsi, chaque satellite du système de Reflect Orbital a le potentiel de fournir une lumière bien plus brillante qu’une pleine lune. Cependant, fournir cette lumière nécessiterait plusieurs satellites ciblant le même endroit, car les satellites se déplacent rapidement dans le ciel et ne peuvent illuminer une zone spécifique que pendant quelques minutes. Par conséquent, l’entreprise prévoit de déployer des milliers de satellites dans de vastes méga-constellations afin de fournir une illumination précieuse.

Le miroir prototype de Reflect Orbital, Earendil-1, qui devrait mesurer 60 pieds (environ 18 mètres) de long, est déjà presque terminé, et une fois en orbite, il renverra la lumière solaire pour illuminer une zone circulaire à la surface de la Terre.

Bien que celui-ci puisse être lancé dans l’espace cette année, l’entreprise prévoit de lancer deux prototypes supplémentaires d’ici un an et des dizaines d’autres au cours des deux prochaines années. Son objectif est de placer 1 000 satellites plus grands en orbite d’ici la fin 2028, environ 5 000 d’ici la fin de cette décennie, et une constellation complète de 50 000 satellites d’ici 2035.

À l’intérieur du modèle d’affaires audacieux de Reflect Orbital

Fondée en 2021 par Ben Nowack et Tristan Semmelhack, Reflect Orbital construit une toute nouvelle couche d’infrastructure énergétique dans l’espace, ayant levé plus de 35 millions de dollars auprès d’investisseurs.

Fin septembre 2024, Reflect Orbital a levé une levée de fonds seed de 6,5 millions de dollars dirigée par Sequoia Capital, avec la participation de Starship Ventures, Keenan Wyrobek, Keller Rinaudo Cliffton et Baiju Bhatt. En moins d’un an, elle a levé 20 millions de dollars supplémentaires lors d’un financement de série A, mené par Lux Capital, avec la participation de Starship Ventures et Sequoia Capital.

“Nous croyons que leur technologie d’illumination à la demande a le potentiel de remodeler la façon dont nous résolvons les problèmes sur Terre – des opérations critiques à la résilience énergétique.”

– Josh Wolfe, associé directeur chez Lux Capital, a déclaré à l’époque

Elle a également remporté un contrat SBIR (Small Business Innovation Research) de 1,25 million de dollars de l’Armée de l’air américaine l’année dernière.

Selon son PDG, Reflect Orbital aidera le monde à passer d’une civilisation de type 1, caractérisée par l’extraction et la combustion du pétrole, à une civilisation de type 2, où, au lieu d’endommager l’environnement terrestre pour extraire des matériaux, nous obtenons toute l’énergie du Soleil.

« C’est la première fois que l’humanité prend le contrôle du soleil », a-t-il déclaré en s’adressant au World Governments Summit aux Émirats arabes unis. Cette avancée serait « comme lorsque nous avons appris à contrôler l’eau et à la déplacer afin de ne plus attendre la pluie. Nous faisons cela avec la lumière du soleil. »

Le solaire, a-t-il noté, est la forme d’énergie la plus efficace, produisant 5 000 fois plus d’énergie par seconde que ce que l’humanité a jamais consommé. Et refléter la lumière sur un miroir est incroyablement efficace, « on ne perd presque aucune énergie lorsqu’on reflète la lumière solaire sur un miroir ». C’est ce qu’ils font avec l’orientation des satellites, qui peut être modifiée pour diriger la lumière réfléchie dans l’espace si une zone préfère rester dans l’obscurité.

« Donc, nous pouvons faire fonctionner une très grande constellation de ces satellites sans déranger les gens, sans éblouir qui que ce soit », a déclaré Nowack. Alors que la lumière apparaîtrait très brillante pour quelqu’un se tenant directement dans le faisceau, pour ceux qui sont en dehors du point, ils « verront simplement la lumière au sol, à moins que vous ne regardiez le satellite intentionnellement ».

En parlant du modèle d’affaires, Nowack a expliqué qu’ils « vendent simplement une ressource » et « ne construisent pas les fusées. SpaceX s’en charge (et) ils lanceront nos satellites, nous entrerons en orbite, puis nous vendrons la lumière du soleil aux clients. »

Mais combien coûterait ce « soleil en tant que service » ? Nowack a déclaré au NYT que Reflect Orbital facturerait environ 5 000 $ de l’heure pour la lumière d’un miroir si le client a un contrat annuel avec l’entreprise de 1 000 heures ou plus.

Les événements ponctuels et les urgences, cependant, coûteraient davantage, car ils pourraient nécessiter plusieurs satellites et plus d’efforts de coordination. En ce qui concerne les fermes solaires, l’entreprise prévoit de partager les revenus de l’électricité supplémentaire générée pendant les heures de lumière additionnelles.

Il est à noter que Reflect Orbital a déjà soumis une demande à la Federal Communications Commission (FCC) des États‑Unis pour obtenir une licence afin de « construire et lancer un satellite NGSO ». La FCC délivre les licences nécessaires au déploiement de satellites.

Si la licence demandée en juillet de l’année dernière est approuvée, ses satellites prototypes pourraient être lancés dès cet été. La période de commentaires publics sur la demande de Reflect Orbital est maintenant clôturée.

Dans sa demande, l’entreprise a indiqué que sa proposition avait « généré un intérêt significatif de la part de partenaires commerciaux et gouvernementaux ». Elle a déjà assuré le financement complet de sa mission et a reçu plus de 260 000 demandes de service, a indiqué la société.

L’idée revient avec des enjeux plus élevés

Reflect Orbital se rapproche rapidement de la concrétisation de son idée, mais ce n’est pas la première fois que cela a été envisagé.

Il y a près d’un demi‑siècle, en 1977, l’ingénieur en fusées Krafft A. Ehricke a proposé l’idée de miroirs spatiaux pour éclairer les zones sinistrées et prévenir le gel des cultures. Avant cela, en 1923, le pionnier allemand de la fusée Hermann Oberth avait suggéré l’idée dans sa thèse de doctorat.

Ensuite, en 1993, un satellite russe appelé Znamya, équipé d’un miroir d’environ 24 mètres (80 pieds) de diamètre, a brièvement reflété un faisceau de lumière solaire à travers la Terre. Après tout ce temps, l’idée reste controversée, les experts s’inquiétant des effets secondaires du projet.

Ces miroirs pourraient non seulement distraire les pilotes d’avion, mais aussi soulever des inquiétudes quant aux risques potentiels pour la santé humaine, la santé animale et les écosystèmes.

« La nuit est censée être sombre, et ces satellites sont conçus pour transformer la nuit en jour », a déclaré James Lowenthal, astronome au Smith College, à Smithsonian. « Cela va à l’encontre de chaque fibre de mon existence d’imaginer que nous pourrions intentionnellement bannir la nuit. »

Après tout, les plantes ont besoin à la fois du jour et de la nuit pour fleurir et croître. Ce sont ces mêmes cycles qui nous indiquent quand nous réveiller et dormir, tout en dictant la migration des oiseaux et d’autres créatures. Les insectes et animaux en hibernation peuvent également être perturbés par la lumière supplémentaire.

« Les rythmes circadiens sont présents chez tous les types d’organismes, des bactéries aux plantes en passant par les animaux, y compris les humains. Ces rythmes synchronisent les fonctions physiologiques au cycle naturel lumière‑obscurité, ce qui est important pour le bien‑être global. La lumière la nuit perturbera ces rythmes, ce qui peut nuire à la santé et au bien‑être. »

– Kristen Knutson, professeure associée de neurologie et de médecine préventive à Feinberg, a déclaré à Northwestern Now de l’Université

Les implications sont tout simplement énormes pour toute la vie sur la planète Terre. Mais pour la FCC, rien de tout cela n’est une préoccupation, car, selon l’agence, les activités spatiales ne sont pas soumises à un examen environnemental.

Lors de l’examen des demandes de satellites, la FCC s’assure que les communications radio d’un engin spatial n’interfèrent pas avec celles des autres. Elle veille également à ce qu’à la fin de la durée de vie opérationnelle d’un engin, il soit éliminé en toute sécurité. Mais c’est tout.

Ainsi, « c’est incroyable qu’une petite entreprise en Californie, [avec] l’autorisation d’une seule agence qui gère les transmissions radio, puisse changer le ciel pour tout le monde », a déclaré Samantha Lawler, astronome à l’Université de Regina au Canada.

L’illumination devient interférence

Les ambitions de Reflect Orbital soulèvent une autre question concernant la préservation du ciel nocturne lui‑même. Les astronomes craignent que ses satellites n’obstruent leur vue des objets célestes. En effet, chaque fois qu’un miroir spatial se trouve au-dessus de l’horizon, le ciel devient trop lumineux pour mener des recherches astronomiques.

Déjà, la constellation d’environ 10 000 satellites Starlink exploités par SpaceX affecte les observatoires des astronomes en produisant des traînées lumineuses sur les images capturées par les télescopes au sol.

Mais alors que SpaceX et d’autres travaillent à réduire la pollution lumineuse du ciel nocturne en rendant leurs satellites moins réfléchissants, le but même du satellite Reflect Orbital est d’être aussi lumineux que possible.

À partir d’un seul satellite, la lumière solaire réfléchie se répartirait sur environ 18 miles carrés, réduisant le nombre de photons atteignant le panneau solaire à environ 1/140 000 de sa valeur à midi.

Même avec ses miroirs plus grands, qui mesurent 180 pieds de large, « plus de 3 000 satellites seraient nécessaires pour produire l’équivalent de seulement 20 % du soleil de midi sur un site unique », a écrit le Dr Michael Brown, astronome à l’Université Monash d’Australie, dans son commentaire à la FCC concernant la demande de Reflect Orbital.

Lawler a également exprimé des doutes quant à l’objectif de l’entreprise d’augmenter la production d’énergie solaire, déclarant « lorsqu’on fait le calcul, ce ne sont que des milliwatts », donc « il faudrait des centaines ou des milliers de miroirs pointés sur le même point au sol pour même activer un panneau solaire. Cela n’a aucun sens. »

Selon Brown, un réseau de satellites miroirs n’est tout simplement pas un moyen efficace d’augmenter la production d’énergie.

« Je pense que son idée revient parce qu’elle possède une certaine simplicité et élégance, » a déclaré le Dr Brown lors d’une interview. « Mais quand on commence à faire les calculs, et que les chiffres sont assez simples à traiter, on découvre qu’il y a de nombreux problèmes sérieux. »

L’affirmation de l’entreprise selon laquelle la lumière réfléchie ne serait visible que dans la zone ciblée a également été remise en question, Gaspar Bakos, astronome à l’Université de Princeton, affirmant que les particules d’air disperseraient inévitablement la lumière, et que la lueur du faisceau pourrait éclairer le ciel nocturne à des distances bien plus grandes.

En réponse, le PDG a déclaré qu’ils avaient étudié la question à l’aide de simulations et que les effets ne sont pas aussi graves que les critiques le suggèrent. « Nous prévoyons de montrer exactement ce qui se passe avec des mesures réelles dans le monde réel à partir de notre satellite réel, » a-t-il déclaré. « Cela aidera énormément. On ne peut pas falsifier cela. »

Dans une déclaration à Bloomberg, Reflect Orbital a indiqué qu’elle travaille avec la communauté astronomique pour minimiser l’impact potentiel de son projet.

Les miroirs spatiaux sont mieux adaptés à la Lune, a noté le Dr Bakos, car elle ne possède pas d’atmosphère. La NASA construit actuellement des avant‑postes lunaires et dépensera 20 milliards de dollars à cet effet au cours de la prochaine décennie.

« Je suis également plus préoccupé, curieusement, je dirais d’un point de vue presque esthétique. J’aime que le ciel reste une sorte de nature sauvage partagée, » a déclaré Brown à une publication médiatique en octobre. « Si vous allez quelque part où il fait beau et sombre et que vous regardez le ciel nocturne avec ces rappels constants de la technologie, je pense que c’est une petite perte. »

Dans un article de blog le mois dernier, l’entreprise a indiqué que ses deux lancements de satellites de démonstration cette année offriront à tous, y compris aux scientifiques et au public, l’opportunité d’en apprendre davantage sur la technologie et de façonner cet outil nouveau à ses débuts. Elle a déclaré :

« Nous sommes impatients de travailler avec les scientifiques pour mesurer la précision des réflexions, évaluer la visibilité et tester les stratégies d’atténuation. »

Reflect Orbital a également réaffirmé son « objectif de rediriger la lumière solaire précise depuis l’espace afin d’accroître l’accès à l’énergie propre » ici sur Terre, ce qui, selon elle, aidera à résoudre les défis pressants ainsi qu’à créer de nouvelles opportunités. « Nous voulons le faire d’une manière qui préserve le ciel nocturne. »

À ce sujet, leur service sera limité à une zone définie pendant des périodes prédéterminées, et ils éviteront de refléter la lumière près des observatoires. L’entreprise partagera également à l’avance les positions de ses satellites afin que les chercheurs puissent planifier autour de courtes fenêtres d’opération.

Conclusion

Reflect Orbital est une idée audacieuse mais controversée qui pourrait changer l’avenir de l’énergie. Notamment, elle pourrait révolutionner le solaire. En éliminant l’intermittence, elle peut augmenter la capacité opérationnelle des fermes solaires sans occuper d’espace au sol. Si elle réussit, elle pourrait rendre le solaire plus constant et plus précieux.

Mais ces gains ne sont pas sans compromis. Bien que l’idée de Reflect Orbital puisse aider à permettre une énergie renouvelable 24 h/24, elle pourrait potentiellement provoquer une pollution lumineuse sévère et causer des perturbations écologiques. Les astronomes luttent déjà avec des constellations comme Starlink ; ajouter des milliers de miroirs réfléchissants actives ruinerait davantage les observations du ciel noir.

Alors que l’entreprise fait face à une forte opposition de la communauté scientifique, il reste à voir si Reflect Orbital deviendra une couche fondamentale de l’infrastructure future ou un récit d’avertissement d’un excès.

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