L’idée de placer des panneaux solaires en orbite géostationnaire pour capter en permanence l’énergie du soleil — sans nuit, sans nuages, sans atmosphère atténuatrice — fascine les ingénieurs depuis les années 1970. En 2026, des jalons technologiques concrets ont été franchis, notamment la démonstration orbitale de Caltech en 2023. Mais entre la faisabilité de laboratoire et un système capable de fournir de l’énergie bon marché à la planète en 2050, l’écart reste considérable. Ce dossier présente l’état des lieux sans embellissement.
Le principe du solaire spatial
Pourquoi l’orbite ?
Un panneau solaire au sol reçoit en France environ 1 050 à 1 600 kWh/m²/an (selon la région), avec des pertes liées à l’atmosphère, aux nuages et au cycle jour/nuit. En orbite géostationnaire (GEO, 35 786 km d’altitude), un panneau reçoit une irradiance quasi constante de 1 361 W/m² (constante solaire), 24 h/24, sans interruption atmosphérique sauf lors de brèves éclipses saisonnières (moins de 1 % du temps).
Le gain théorique par rapport au sol est d’un facteur 7 à 12 selon la latitude et la saison. C’est l’argument central du Solar Power Satellite (SPS) : une surface de panneaux orbitale produit bien plus par m² qu’une installation terrestre.
La transmission par micro-ondes
L’électricité produite en orbite doit être renvoyée au sol. La technologie retenue par tous les projets sérieux est la transmission par micro-ondes (fréquence 2,45 GHz ou 5,8 GHz), qui traverse l’atmosphère avec très peu de pertes (moins de 5 % dans les meilleures configurations).
Le schéma :
1. Panneaux PV en orbite convertissent la lumière solaire en électricité
2. Un système d’antennes (réseau phasé) convertit l’électricité en faisceau micro-ondes focalisé
3. Le faisceau est dirigé vers une rectenne (antenne réceptrice + redresseur) au sol
4. La rectenne reconvertit les micro-ondes en électricité DC, puis en AC via un onduleur
L’efficacité de la chaîne complète (PV orbital → électricité sol) est estimée entre 10 et 20 % selon l’état actuel de la technologie, avec un potentiel d’amélioration à 25-30 % avec des composants avancés.
Les projets actuels
CASSIOPeiA (ESA / Airbus)
Le projet CASSIOPeiA (Constant Aperture, Solid-State, Integrated, Orbital Phased Array) est le concept principal de l’Agence Spatiale Européenne et d’Airbus pour le solaire spatial.
Caractéristiques du concept :
- Puissance visée : 2 GW par satellite en orbite GEO
- Structure modulaire de 1,7 km × 1,7 km
- Transmission à 5,8 GHz vers une rectenne au sol de ~7 km de diamètre
- Masse estimée : 4 000 à 6 000 tonnes en orbite
L’ESA a lancé en 2022 une étude de faisabilité (SOLARIS) qui a conclu en 2023 que le concept est « techniquement faisable mais économiquement défavorable » à l’horizon 2040, et qu’une démonstration orbitale à petite échelle est une étape nécessaire avant toute décision d’investissement massif.
La démonstration Caltech 2023 : un jalon réel
En janvier 2023, le California Institute of Technology (Caltech) a mis en orbite le satellite SSPD-1 (Space Solar Power Demonstrator 1), dont le module MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment) a réussi à :
1. Convertir l’énergie solaire en micro-ondes en orbite
2. Transmettre un signal détectable au sol (depuis une orbite basse à 525 km)
3. Diriger sélectivement le faisceau vers différents récepteurs à bord du satellite
C’est la première démonstration orbitale convaincante de cette technologie. Le signal reçu au sol était minuscule — quelques milliwatts — mais l’architecture à réseau phasé reconfigurable a fonctionné comme prévu.
Source : Caltech « Space Solar Power Project » 2023, publié dans *Nature Energy*.
JAXA (Japon) et les projets militaires américains
L’agence spatiale japonaise JAXA mène depuis 2004 un programme de R&D sur le SPS avec des démonstrations progressives. La feuille de route japonaise vise une démonstration en orbite géostationnaire de 100 kW d’ici 2030.
Le Naval Research Laboratory américain a également testé en 2020 la conversion DC-micro-ondes depuis le satellite expérimental PRAM (Photovoltaic Radio-frequency Antenna Module) en orbite, avec des résultats positifs.
Les obstacles majeurs
Coût de lancement
C’est l’obstacle principal. Mettre une tonne en orbite géostationnaire coûte aujourd’hui :
- Ariane 6 : ~18 000 €/kg en GEO
- Falcon Heavy (SpaceX) : ~5 000 €/kg en GEO
- Starship (objectif SpaceX) : 100-200 €/kg en orbite basse (LEO), GEO non encore défini
Un satellite CASSIOPeiA de 5 000 tonnes coûterait uniquement en lancement 25 milliards d’euros avec Starship aux coûts cibles (5 000 €/t), et des centaines de milliards avec les lanceurs actuels. Il faudrait une réduction des coûts de lancement d’un facteur 100 à 1 000 par rapport aux lanceurs actuels pour rendre le solaire spatial compétitif avec l’énergie terrestre.
Difficultés techniques
| Défi | État en 2026 |
|---|---|
| Assemblage orbital à grande échelle | Non démontré au-delà de quelques modules |
| Panneaux PV ultra-légers (< 500 g/m²) | Prototypes, pas de production en série |
| Réseau phasé à haute puissance (GW) | Démontré à l’échelle du milliwatt (Caltech) |
| Gestion thermique en orbite | Partiellement résolu |
| Sécurité du faisceau micro-ondes | Protocoles définis, non testés à grande échelle |
La question de la sécurité du faisceau
Un faisceau de 2 GW de micro-ondes focalisé sur une rectenne de 7 km de diamètre a une densité de puissance au sol d’environ 230 W/m² — comparable à l’irradiance solaire directe. Les études de sécurité (ESA, NASA) concluent que ce niveau est sans danger biologique pour les humains et les animaux. Mais la sécurité de pointage (éviter toute déviation du faisceau vers une zone non prévue) est un problème d’ingénierie exigeant et un obstacle à l’acceptabilité publique.
Attention
⚠️ L’opposition politique et environnementale est un facteur à ne pas sous-estimer. Même si la technologie devenait disponible, la perspective de dirigibles de plusieurs kilomètres visibles depuis le sol, de rectennas de la taille d’une grande ville, et de faisceaux micro-ondes traversant l’atmosphère soulèvera des résistances significatives dans les démocraties.
Comparaison économique avec le solaire terrestre
En 2026, le coût nivelé de l’énergie (LCOE) est :
- Solaire au sol (grande centrale) : 25-40 €/MWh en France
- Solaire spatial (estimation haute, 2040) : 200-500 €/MWh selon l’ESA SOLARIS 2023
- Solaire spatial (estimation optimiste, 2050) : 80-150 €/MWh si coûts de lancement réduits par Starship
La compétitivité du solaire spatial avec les sources terrestres n’est pas attendue avant 2045-2060 dans les scénarios les plus optimistes, et seulement si SpaceX ou un concurrent réalise les réductions de coûts de lancement promises.
Pour un contexte concret, voir notre page centrale-solaire-grande-puissance et comprendre ce que coûte aujourd’hui le solaire terrestre à grande échelle.
Conclusion
Le solaire spatial est une technologie réelle, pas de la science-fiction : Caltech l’a démontré en orbite en 2023. Mais l’écart entre une démonstration à quelques milliwatts et un système commercial de plusieurs gigawatts est immense. Les coûts de lancement restent prohibitifs, l’assemblage orbital à grande échelle n’est pas maîtrisé, et la compétitivité avec le solaire terrestre — qui continue de baisser en coût — est incertaine même en 2050. Il s’agit d’une option à surveiller, pas d’une solution à compter dans les plans énergétiques à 10-15 ans.
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FAQ
Le faisceau micro-ondes du solaire spatial est-il dangereux pour les avions ou les oiseaux ?
Les études de l’ESA et de la NASA concluent que la densité de puissance au centre du faisceau (~230 W/m²) est comparable à l’irradiance solaire directe. Les protocoles prévoient des capteurs de présence dans la rectenne et une coupure automatique du faisceau en cas de présence non autorisée. Les oiseaux passant dans le faisceau reçoivent une dose thermique comparable à quelques secondes au soleil d’été.
La démonstration Caltech 2023 valide-t-elle la faisabilité commerciale ?
Elle valide le principe technique de transmission micro-ondes depuis l’orbite. Elle ne valide pas la faisabilité commerciale, qui dépend d’une réduction des coûts de lancement d’un facteur 100 à 1 000, de la maîtrise de l’assemblage orbital de structures kilométriques, et de l’acceptabilité sociale.
Pourquoi ne pas utiliser des lasers plutôt que des micro-ondes pour la transmission ?
Les lasers (transmission optique) ont un meilleur rendement de conversion et une rectenne beaucoup plus petite. Mais ils sont bloqués par les nuages, contrairement aux micro-ondes. Des projets expérimentaux (OISAT, NASA) explorent la transmission laser pour des satellites en orbite basse, mais pour une application commerciale en GEO, les micro-ondes restent la seule option viable.
La Chine et l’Inde investissent-elles dans le solaire spatial ?
La Chine a annoncé en 2019 un programme SSPS avec un objectif de démonstrateur 1 MW en orbite vers 2030 et une station commerciale GW vers 2050. L’Académie des Sciences chinoise (CAST) construit une station d’essais au sol à Bishan (Chongqing). L’Inde n’a pas de programme officiel à ce jour, mais l’ISRO suit les travaux internationaux.
Quelle différence avec les centrales solaires terrestres à concentration (CSP) ?
Le CSP terrestre concentre la lumière solaire sur un récepteur thermique (sel fondu, vapeur) pour produire de l’électricité via une turbine. Il fonctionne uniquement de jour, mais peut stocker la chaleur quelques heures. Le solaire spatial vise une production 24 h/24 sans stockage. Les deux technologies ne sont pas concurrentes : le CSP est mature mais limité aux zones à fort ensoleillement direct.
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*Sources : Caltech SSPD-1 « Space Solar Power Project » 2023 · ESA SOLARIS « Space-Based Solar Power » 2023 · JAXA « SSPS Research Programme » 2024 · NASA « Space Solar Power Concept Study » 2022 · IRENA « Innovation Outlook : Renewable Power » 2023*