Un vaisseau spatial à vapeur pourrait relancer l'exploration des astéroïdes

ROBOTIQUE ABEILLE Robotique des abeilles

Lorsque l'idée de l'extraction d'astéroïdes a explosé pour la première fois, de nombreuses entreprises impliquées ont parlé d'utiliser des carburants à base d'eau pour alimenter leur vaisseau spatial. L'idée était que la glace était si abondante sur les astéroïdes qu'elle pouvait être décomposée en hydrogène et en oxygène pour en faire un carburant plus efficace. Ce serait un moyen bon marché de prolonger la durée de vie de chaque mission.

Mais alors que les plus importantes sociétés d'extraction d'astéroïdes luttaient pour obtenir des financements et étaient finalement rachetées, une grande partie de l'intérêt pour les engins spatiaux à propulsion hydraulique diminuait avec elles. Aujourd'hui, un nouveau projet soulève à nouveau la possibilité d'une ère de vapeur de l'espace.

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Le mois dernier, une équipe dirigée par l'Université de Floride centrale (UCF) a dévoilé un vaisseau spatial qui utilisera l'eau pour explorer, plutôt que d'exploiter, des astéroïdes. Au lieu de mettre fin à la mission lorsque l'appareil est à court de propulseur, le vaisseau WINE (World Is Not Enough) tirera le propulseur d'eau directement des corps célestes qu'il visite. L'approche de l'équipe WINE est différente de l'idée précédente, en ce sens qu'elle utiliserait l'eau directement plutôt que de la décomposer en gaz. En théorie, c'est moins cher et moins sujet à l'échec. Nous voulons utiliser les ressources disponibles, explique Phil Metzger, qui dirige le projet pour l'UCF. Nous devons adopter la technologie appropriée, pas la haute technologie.

Après avoir atterri sur un corps glacé tel qu'un astéroïde, WINE va forer dans la glace. Il fait fondre l'eau, la capture et la recongèle à l'intérieur du réservoir du vaisseau spatial, qui occupe environ un tiers de son volume. Lorsqu'il est prêt à se préparer au décollage, il chauffe l'eau gelée à l'aide de l'énergie solaire ou nucléaire pendant environ 10 jours, créant ainsi une pression à l'intérieur. Puis, dans une rafale, la pression est libérée sous forme de vapeur, propulsant le vaisseau spatial vers sa prochaine destination à proximité. Le concept rappelle ceux proposés par les sociétés d'extraction d'astéroïdes Deep Space Industries (DSI) et Planetary Resources . Grant Bonin, ancien ingénieur en chef de DSI, appelait autrefois son prototype Prospector-1 une bouilloire à vapeur volante.

La vapeur s'avère déjà être un outil efficace en orbite terrestre. DSI avait précédemment appliqué une technique connue sous le nom de propulsion électrothermique à base d'eau (essentiellement de la vapeur) pour développer la comète, un dispositif capable de manœuvrer des satellites en orbite. Bradford Space, qui a acheté DSI, continue de le vendre. Lors du récent lancement du covoiturage SSO-A SmallSat Express l'année dernière, quatre des satellites qui ont fait du stop étaient équipés de la comète propulsée par l'eau. L'ancien concurrent de DSI, Planetary Resources, a proposé un concept similaire, espérant que les satellites pourraient être remplis à jamais avec du carburant composé d'eau extraite d'astéroïdes géocroiseurs, plutôt que de mettre fin à leur mission lorsqu'ils manquaient de propulseur.

Système de propulsion cométaire. Espace Bradford

La startup Momentus de la Silicon Valley tente également de pousser les capacités en orbite de l'eau au niveau supérieur en la transformant en plasma. Ils veulent obtenir de meilleures performances de l'eau en la surchauffant à des températures proches de celles trouvées à la surface du soleil. La force résultante serait utilisée pour déplacer des satellites autour de la Terre. Le premier essai spatial de la société de son propulseur électrothermique est prévu pour cette année .

Metzger voit WINE opérer en essaims autour de la ceinture d'astéroïdes, repérer des endroits privilégiés pour l'exploitation minière ou être utilisé pour étendre la portée d'un atterrisseur planétaire. À la fin de la journée, vous obtiendrez un atlas des corps du système solaire, explique Kris Zacny, directeur du groupe de technologie d'exploration chez Honeybee Robotics, qui travaille avec l'UCF.

Utiliser la vapeur de cette manière n'est pas particulièrement efficace. Dans l'espace, cependant, l'eau peut remplir une niche spécifique. Il est respectueux de l'environnement, offre la perspective de recharges dans l'espace lointain et a fait ses preuves ici à la maison. Le plus grand attrait des moteurs à vapeur est leur simplicité, explique Alison Dufresne, ingénieur en propulsion et systèmes spatiaux chez Bradford Space. Les machines à vapeur existent depuis longtemps. Nous savons comment ils fonctionnent.

En théorie, tant que WINE aura accès à l'énergie solaire ou nucléaire et à l'eau, il pourra explorer indéfiniment. Cependant, la poussée de vapeur donne à l'engin juste assez de puissance pour se déplacer dans des situations de très faible gravité, ce qui signifie qu'il ne s'envolera pas de Jupiter à Mars de si tôt.

Le système d'extraction et de propulsion de l'engin a été testé avec succès ici sur Terre le mois dernier. Les tests ont montré que WINE peut créer suffisamment de force pour sauter entre les astéroïdes en utilisant de l'eau extraite d'un matériau d'astéroïde modèle. Cependant, on est encore loin d'un lancement initial, bien que l'équipe recherche des partenaires pour y arriver. Nous utilisons la vapeur depuis des siècles, dit Zacny. Sans cela, nous ne serions pas là en ce moment. La vapeur pourrait donc être cette première étape vers l'exploration de l'espace.

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