Les moteurs à propergol solide sont les anciens et fiables propulseurs des fusées. Contrairement aux moteurs à propulsion liquide, qui rencontrent souvent des problèmes de pompes ou de vannes, les moteurs à propergol solide n’ont pas ce genre de complications. C’est pourquoi ils demeurent la principale forme de propulsion pour les fusées lourdes. Généralement, ce sont les boosters de ces fusées qui, en utilisant du propergol solide, fournissent un surcroît de puissance.
Cependant, cette technologie présente un inconvénient majeur : une fois allumé, le propergol brûle complètement. Bien que cela soit suffisant pour lancer une fusée vers l’espace, il n’est pas possible de relancer un moteur ou de moduler la poussée avec cette méthode. Par exemple, la fusée Européenne Ariane 6 est équipée de quatre boosters à propergol solide, mais elle utilise également un moteur à propulsion liquide qui permet une relance.
Décharge plasma pulsée en nanosecondes
Un nouveau concept développé par The Aerospace Corporation en collaboration avec l’University of Southern California (USC) et la Naval Postgraduate School (NPS) pourrait bien résoudre ce problème. Au cœur de cette innovation se trouve la décharge plasma pulsée en nanosecondes (NPPD).
Ce procédé utilise un plasma à basse température, soit un gaz ionisé contenant des électrons chaudement énergétiques et des particules de gaz plus lourdes et plus fraîches. Il provoque l’allumage du propergol grâce à des impulsions de haute tension très courtes et contrôlables. Ces impulsions électriques d’une intensité élevée ne durent pas plus de 100 nanosecondes.
Grâce à cette technique, le propergol ne brûle pas entièrement lors de la première décharge. En envoyant moins d’impulsions, la poussée peut être réduite. Si l’on interrompt complètement les décharges, la réaction chimique dans le moteur s’arrête et le moteur se coupe.
Polymer liquide ionique comme propulseur
Pour que ce système fonctionne, un type particulier de propergol est nécessaire : le polymer liquide ionique. Le terme peut prêter à confusion, car le mot « liquide » fait référence aux éléments constitutifs qui fondent à température ambiante. Ces éléments sont ensuite reliés pour former un solide, semblable à l’ammonium perchlorate composite (APCP) habituellement utilisé dans les fusées. Ainsi, le nouveau propulseur pourrait rester stable sur une large plage de températures tout en étant électrochimiquement actif, explique le responsable du projet, Alejandro Briseno.
Applications pour satellites et vaisseaux spatiaux
Les fusées ne sont pas le seul domaine d’application envisagé par The Aerospace Corporation> pour ce nouveau système de propulsion. Les satellites pourraient également bénéficier d’un tel moteur à propergol solide. Actuellement, ils s’appuient principalement sur des moteurs ioniques ou liquides dans l’espace, par exemple pour éviter des débris spatiaux ou pour être déplacés vers une orbite de désactivation.
Un des avantages majeurs de ce nouveau moteur est sa scalabilité. Il peut ainsi être utilisé aussi bien dans de petits satellites CubeSats que dans des vaisseaux spatiaux pour des missions longues. De plus, son installation serait relativement simple, étant donné qu’il n’implique pas de réservoirs sous pression comme c’est souvent le cas avec les propulseurs liquides et nécessite peu d’énergie électrique pour les impulsions plasma. Toutefois, il doit encore passer de la phase de preuve de concept expérimentale au-delà du laboratoire.
Points à retenir
- Le système de décharge plasma pulsée en nanosecondes pourrait révolutionner l’usage des moteurs à propergol solide.
- Le propergol utilisé est un polymer liquide ionique, promettant stabilité et réactivité.
- Cette technologie est adaptable, convenant aussi bien aux petits satellites qu’aux missions habitées.
- L’interruption de l’impulsion permet de contrôler précisément la poussée, offrant une flexibilité inédite.
- Le projet doit encore démontrer sa viabilité en conditions réelles au-delà des tests en laboratoire.
En tant qu’enthousiaste de l’aéronautique, je suis profondément fasciné par la manière dont ces avancées pourraient changer notre approche de l’espace. Imaginer des vaisseaux capables de réajuster leur propulsion avec une telle précision ouvre un champ de possibilités infinies. Ce développement fait appel à notre curiosité collective et nous pousse à nous projeter vers l’avenir de l’exploration spatiale. Quelles autres innovations pourraient émerger en réponse à ces défis techniques ? La discussion reste ouverte, et l’avenir semble radieux pour la recherche spatiale.