Un compromis familier dans l'aérospatiale trouve une nouvelle solution
Les petits satellites sont souvent contraints à un compromis en matière de propulsion. Les systèmes chimiques fournissent de fortes poussées mais consomment rapidement le carburant, tandis que la propulsion électrique offre une bien meilleure efficacité mais ne fournit généralement que des poussées douces et soutenues. Des chercheurs du MIT décrivent désormais un concept susceptible de réduire cet écart en utilisant le même propergol dans les deux modes.
Les travaux, publiés dans Journal of Propulsion and Power, portent sur une architecture hybride qui associe un propulseur à électrospray à un mode de fusée chimique. L'ingrédient clé est ASCENT, un propergol dit vert auparavant connu sous le nom d'AF-M315E.
Pourquoi ASCENT attire l'attention
L'hydrazine est depuis longtemps un propergol standard pour les engins spatiaux, mais sa manipulation est difficile et dangereuse. Le texte source la décrit comme toxique, cancérogène et corrosive, avec des procédures de chargement nécessitant une protection importante. ASCENT a été développé comme une alternative plus sûre et, selon le matériel fourni, offre aussi environ 50 % d'augmentation de l'impulsion spécifique par rapport à l'hydrazine.
ASCENT avait déjà été testé en vol dans la mission Green Propellant Infusion Mission de la NASA en 2019. Ce qui a retenu l'attention des chercheurs du MIT, c'est qu'il s'agit aussi d'un liquide ionique. C'est important parce que les liquides ioniques peuvent servir de propergols pour les propulseurs à électrospray, qui génèrent une poussée en extrayant des ions chargés d'un liquide et en les accélérant dans l'espace.
Un test de la taille d'un Lego avec une poussée de longue durée
Pour vérifier si ASCENT fonctionnerait dans ce rôle, l'équipe a utilisé un dispositif d'essai sur mesure avec une chambre à vide et une lévitation magnétique pour reproduire les conditions spatiales. Ils ont placé seulement 1 gramme d'ASCENT dans un petit réservoir relié au propulseur et appliqué une tension pour produire de la poussée.
Le résultat était modeste en force, mais important en durée. L'expérience a produit assez de poussée pour faire tourner une maquette de satellite en lévitation, et elle a continué à fonctionner jusqu'à 100 heures. Pour les petits satellites, ce type de contrôle durable et efficace est précieux pour le maintien en orbite, le réglage d'attitude et les changements orbitaux progressifs.
Pourquoi une propulsion double mode pourrait compter pour les CubeSats
Le véritable intérêt ne tient pas seulement au fait qu'ASCENT fonctionne dans un propulseur à électrospray. C'est que le même propergol pourrait prendre en charge à la fois des opérations à forte poussée et à haut rendement dans un seul engin spatial. Un CubeSat pourrait en principe utiliser la propulsion chimique lorsqu'il a besoin d'une manœuvre plus franche, puis passer en mode électrospray pour un contrôle fin sur de longues périodes.
Cela réduirait le besoin d'emporter des systèmes de propulsion séparés avec des propergols et du matériel de support différents. Pour les engins spatiaux dont le volume et la masse sont étroitement contraints, cette simplification constitue un avantage majeur. Elle peut aussi élargir les options de conception des missions en permettant aux petites plateformes de faire davantage après le déploiement.
Une étape utile, pas un produit fini
Cette recherche ne signifie pas qu'un moteur double mode prêt pour le vol est sur le point d'apparaître du jour au lendemain. Les essais en laboratoire ne constituent qu'une étape, et l'intégration réelle dans un engin spatial soulève des défis de stockage, de logique de bascule, de comportement thermique, de fiabilité et de budget total d'impulsion.
Il n'empêche, le concept est convaincant car il s'attaque à une limitation chronique de la conception des petites plateformes spatiales. Les CubeSats sont devenus des capteurs, des plateformes scientifiques et des démonstrateurs technologiques de plus en plus capables, mais la propulsion reste souvent l'une des contraintes les plus difficiles. Un système à propergol partagé qui combine capacité de manœuvre et endurance rendrait ces engins plus flexibles et plus indépendants.
ASCENT était à l'origine attrayant parce qu'il réduisait les contraintes de manipulation par rapport à l'hydrazine. Les travaux du MIT suggèrent qu'il pourrait aussi être inhabituellement polyvalent. Si de futurs développements confirment cette promesse, le propergol pourrait aider la propulsion des CubeSats à sortir d'une logique binaire et à évoluer vers un modèle de mobilité spatiale plus adaptable.
Cet article est basé sur le reportage de Universe Today. Lire l'article original.
Originally published on universetoday.com
