Le moteur-fusée du futur respire l’air comme un moteur à réaction

Il y a un petit aérodrome à environ deux heures de route au nord de Los Angeles qui se trouve au bord d’une vaste étendue de désert et qui attire des flammes aéronautiques comme des papillons de nuit. Le port aérien et spatial de Mojave abrite des entreprises comme Scaled Composites, la première à envoyer un astronaute privé dans l’espace, et Masten Space Systems, qui a pour mission de construire des atterrisseurs lunaires. C’est le terrain d’essai pour les projets spatiaux les plus audacieux d’Amérique, et quand Aaron Davis et Scott Stegman sont arrivés sur le tarmac sanctifié en juillet dernier, ils savaient qu’ils étaient au bon endroit.

Les deux hommes sont arrivés à l’aérodrome avant l’aube pour installer le banc d’essai pour un prototype de leur moteur-fusée à respiration aérienne, un nouveau type de système de propulsion qui est un croisement entre un moteur-fusée et un turboréacteur. Ils appellent leur création impie Fenris, et Davis pense que c’est la seule façon de rendre l’espace suffisamment bon marché pour le reste d’entre nous. Alors qu’un moteur de fusée conventionnel doit transporter des réservoirs géants de carburant et d’oxydant lors de son voyage dans l’espace, un moteur de fusée à air extrait la plupart de son oxydant directement de l’atmosphère. Cela signifie qu’une fusée à respiration aérienne peut soulever plus de choses avec moins de propergol et réduire considérablement le coût de l’accès à l’espace, du moins en théorie.

L’idée de combiner l’efficacité d’un turboréacteur avec la puissance d’un moteur-fusée n’est pas nouvelle, mais historiquement, ces systèmes n’ont été combinés que par étapes. Virgin Galactic et Virgin Orbit, par exemple, utilisent des avions à réaction pour transporter des fusées conventionnelles à plusieurs kilomètres dans l’atmosphère avant de les relâcher pour la dernière étape du voyage dans l’espace. Dans d’autres cas, l’ordre est inversé. L’avion le plus rapide jamais piloté, le X-43 de la NASA, a utilisé un moteur-fusée pour donner un coup de fouet avant qu’un moteur à réaction hypersonique respirant l’air – connu sous le nom de scramjet – prenne le relais et accélère le véhicule à 7300 mph, près de 10 fois la vitesse de du son.

Mais si ces systèmes étagés pouvaient être regroupés en un seul moteur, les gains d’efficacité énormes réduiraient considérablement le coût de l’accès à l’espace. «Le Saint-Graal est un véhicule à une seule étape sur orbite où vous venez de décoller d’une piste, de voler dans l’espace et de revenir et de réutiliser le système», explique Christopher Goyne, directeur du laboratoire de recherche aérospatiale de l’Université de Virginie et un expert en vol hypersonique.

Le grand défi avec une fusée à étage unique, ou SSTO, est que pour atteindre les vitesses nécessaires pour l’orbite – environ 17 000 mph – lot de propulseur. Mais l’ajout de propulseur alourdit une fusée, ce qui rend plus difficile d’atteindre la vitesse orbitale. Ce cercle vicieux est connu comme la «tyrannie de l’équation de la fusée» et c’est pourquoi il faut une fusée à deux étages de la taille d’un immeuble de bureaux pour lancer un satellite de la taille d’une voiture. La mise en scène d’une fusée aide car elle peut perdre du poids mort une fois que le propulseur de la première étape est épuisé, mais il est encore assez inefficace de devoir brûler tout ce propulseur en premier lieu. C’est là qu’une fusée SSTO avec des moteurs à respiration d’air fournirait une énorme amélioration de l’efficacité.

«L’idée est d’utiliser des moteurs à air plus tôt dans le lancement pour profiter des gains d’efficacité des moteurs qui n’ont pas à transporter leur propre comburant», explique Goyne. « Une fois que vous êtes assez haut dans l’atmosphère, vous commencez à manquer d’air pour le système respiratoire et vous pouvez utiliser la fusée pour cette dernière poussée en orbite. »

Lorsque Davis a fondé Mountain Aerospace Research Solutions en 2018, personne n’avait jamais fabriqué de moteur-fusée à respiration aérienne auparavant. La NASA et des géants de l’aérospatiale comme Rolls-Royce avaient essayé, et tous les projets ont échoué en raison de la flambée des coûts et des défis technologiques majeurs. Mais Davis, un ancien technicien de l’Aviation Ordnance dans les Marines, avait une idée de son propre moteur respiratoire et ne pouvait pas ébranler l’idée. « J’ai engagé Scott Stegman pour me prouver que cela ne fonctionnerait pas », explique Davis. Mais Stegman, qui travaillait auparavant comme ingénieur en mécanique chez Northrop Grumman, a chiffré les chiffres et n’a trouvé aucun showstoppers. En ce qui concerne la physique, le moteur de Davis semblait fonctionner correctement.

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Written by Naruto Uzumaki

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