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La propulsion à l’eau est-elle possible dans l’espace ?

Le milieu de la motorisation spatiale est en plein boom à l’heure où de nombreuses innovations montrent des résultats convaincants et entraînent une féroce concurrence avec les fameux moteurs chimiques. Le moteur à eau débarque à son tour, avec plusieurs démonstrations en cours. La dernière vient de commencer avec cette start-up japonaise, Pale Blue.

Plasma ? Nucléaire ? Électrique ? Autre solution plus insolite ? De plus en plus d’innovations font leurs preuves pour concurrencer la propulsion chimique dans l’espace. Pourquoi cette concurrence ? Si la propulsion chimique reste actuellement la plus fiable, la plus puissante, et la plus utilisée, c’est aussi elle qui conditionne en premier l’espérance de vie d’un satellite, ou son design. Selon la durée de mission souhaitée, moteur et surtout ergols prennent beaucoup de place et de masse. Ce n’est pas adapté aux petits satellites. C’est là qu’interviennent les autres solutions.

Le projet Star Sphere

Le 3 janvier dernier, une fusée Falcon 9 de SpaceX déploie en orbite basse 114 petits satellites. Parmi eux, EYE 1, alias Star Sphere 1, un cubesat 6U (pour rappel : 1U correspond au volume d’un cube de 10 cm de côté). Le cubesat appartient à Sony, en partenariat avec l’agence spatiale japonaise (Jaxa) et l’université de Tokyo. Son but est de prendre des images de haute qualité de la surface terrestre à la demande des utilisateurs.

Le cubesat a été placé sur une orbite de transfert. Pour se placer sur son orbite, le nanosatellite d’une dizaine de kilos se déplace à l’aide d’un petit moteur utilisant de la vapeur d’eau comme carburant. La start-up japonaise Pale Blue, qui a construit ce petit moteur, a indiqué que les premières manœuvres se sont déroulées avec succès.

Fonctionnement des moteurs à base de vapeur d’eau de Pale Blue. © Pale Blue

Petit moteur pour petits satellites

Le moteur de Pale Blue fonctionne de manière similaire au moteur ionique. La vapeur d’eau est accélérée grâce à un champ magnétique. Les molécules sont alors déstructurées et la vapeur se transforme en plasma, un mélange d’ions chargés positivement et d’électrons chargés négativement. Les ions accélérés sont expulsés, générant une poussée qui, par le principe d’action-réaction, fait bouger le satellite.

Ce type de moteur repose sur l’héritage des moteurs ioniques, qui sont en pleine expansion — mais dont le carburant est majoritairement du Xénon. Rares sont les satellites à avoir volé avec de l’eau comme carburant. On compte le cubesat de démonstration PTD-1 de la Nasa, dont le moteur séparait les molécules d’eau en molécules de dihydrogène et de dioxygène, avant de les brûler ensemble dans un petit moteur chimique classique. On compte aussi le cubesat EQUULEUS de la Jaxa, passager secondaire d’Artemis I.

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