Propulsion spatiale au CNESTweetup : plus vite, plus haut, plu...

Faut-il développer de nouveaux types de propulsion avant d’envoyer des Hommes sur Mars ? Voilà la question qui tourmentait le public de ce nouveau Mardi de l’espace du CNES. Retour sur les trois concepts phare de la soirée : propulsion chimique, électrique et nucléaire thermique.

Le succès était encore une fois au rendez-vous pour ce nouveau Mardi de l’espace du mois de mai. Nos deux intervenants, Elisa Cliquet Moreno spécialiste des systèmes de propulsion à la direction des lanceurs du CNES et Richard Heidmann ancien ingénieur SNECMA, nous ont permis de voir plus clair parmi les possibilités en matière de propulsion. Si la majorité des concepts fonctionnent sur le même principe que les moteurs à réaction, différentes pistes de carburants sont envisagées par les ingénieurs. Propulsion chimique, électrique ou nucléaire thermique : tour d’horizon des nouveaux concepts de propulsion.

Propulsion classique, propulsion chimique !

Utilisée depuis 40 ans, la propulsion chimique est parfaitement maîtrisée par les ingénieurs. Son taux de rendement est proche de 100%. Dans ce système, le gaz propulsif provient d’une réaction chimique. Les quantités de combustibles nécessaires contribuent énormément au poids des fusées.

Aujourd’hui les ingénieurs utilisent aussi des carburants solides comme la nitroglycérine ou liquides comme des peroxydes d’hydrogène. Dans le premier cas, le transport est facilité. Cette technologie est sûre mais ses performances sont faibles. Les carburants liquides quant à eux offrent d’avantage de performances mais ils sont sensibles à l’évaporation et leur utilisation présente plus de risques. Une autre possibilité envisagée par les ingénieurs consisterait à élaborer des méta-matériaux.

#CNESTweetup un état métastable selon Richard Heidmann c'est un état pètatoire : prêt à exploser…
— MyScienceWork (@MyScienceWork) 21 mai 2013

Ces nouvelles molécules à haute densité énergétique combineraient les avantages des deux types de carburants : compacts à température ambiante et avec des performances bien supérieures à une propulsion chimique classique. Faut-il encore savoir les fabriquer !

Propulsion électrique

La propulsion électrique passe par l’intermédiaire d’un gaz rare ionisé et accéléré grâce à l’énergie électrostatique ou électromagnétique. C’est le cas des propulsions ioniques, électromagnétiques ou encore électrothermiques. Ces technologies alimentées par panneaux solaires ont déjà été testées pour envoyer des sondes spatiales. Des missions plus ambitieuses nécessiteraient un apport en énergie bien supérieur, le nucléaire est alors envisagé mais ceci est encore à l’état de piste.

Test de propulsion ionique pour Deep Space 1

Crédit Image : NASA/JPL

Avec la propulsion ionique, on peut multiplier les performances par 10 ou 20 #cnestweetup
/ Guilhem Boyer (@kalgan_) 21 mai 2013

Ces systèmes sont économes en carburant. La quantité de charge utile est donc beaucoup moins importante que pour la propulsion chimique. La poussée exercée par ces moteurs est trop faible pour décoller mais elle permettrait d’effectuer de longs trajets. Pour aller sur Mars par exemple, une solution consisterait à décoller en propulsion classique et continuer le voyage en propulsion électrique.

Propulsion nucléaire thermique

Les moteurs nucléaires thermiques nécessitent une grosse rupture technologique. Le concept consiste à chauffer le fluide propulseur directement par un réacteur nucléaire. Puissant et rapide, ce type de propulsion serait deux fois plus performant que les meilleurs moteurs actuels. Les contraintes sur les matériaux, notamment des températures élevées, rendent néanmoins cette solution risquée et difficilement réparable en mission. Ce type de propulsion pose aussi le problème de la contamination radioactive.

Vue d’artiste : fusée à propulsion nucléaire thermique

Crédit image : NASA

Le public était venu en nombre pour un mardi de l’espace très technique. La faisabilité de ces technologies a été longuement discutée. Elle a entrainé quelques contributions spontanées à la discussion comme celle de Jorge Arturo Gardia, passionné d’astronomie :

#cnestweetup Sorry but I think that the only available tech for space prop is chem. Ion engines are weak and nuclear reactors are a dream.
- Jorge Arturo Garcia (@garcialoaiza68) 21 mai 2013

D’autres concepts plus écologiques comme la voile solaire ou plus fictionnels comme l’ascenseur spatial ont été abordés lors de ce Mardi de l’espace. Retrouvez les dans notre storify #CNESTweetup du 21 mai.