La NASA a récemment effectué des tests sur son nouveau système de propulsion, le moteur-fusée à détonation rotative (RDRE). Imprimé en 3D, il a démontré qu’il était capable de fournir une combustion soutenue trois fois plus longue que lors de son premier test. L’essai a été réalisé au Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama. Il a généré plus de 2,6 tonnes de poussée pendant une durée totale de 251 secondes, soit un peu plus de quatre minutes.
Qu’est-ce qu’un moteur-fusée à détonation rotative ?
Les systèmes de propulsion conventionnels, tels que ceux utilisés dans la plupart des fusées, fonctionnent généralement selon le principe de la combustion en régime sous-critique. Dans ces systèmes, le carburant et l’oxydant sont mélangés et brûlés dans une chambre de combustion, produisant des gaz chauds qui sont expulsés par la tuyère pour générer la poussée nécessaire pour propulser la fusée. Ce processus de combustion est généralement maintenu en régime sous-critique, ce qui signifie que la vitesse de combustion est inférieure à la vitesse du son dans le mélange réactif.
Le moteur-fusée à détonation rotative (RDRE) développé ici par la NASA se distingue en utilisant la poussée par détonation. Dans ce processus, le mélange carburant-oxydant est détoné plutôt que de brûler en régime sous-critique. La détonation est une réaction chimique supersonique auto-entretenue qui se propage à une vitesse supérieure à la vitesse du son dans le mélange réactif. Cela permet d’atteindre une combustion beaucoup plus rapide et efficace, générant une plus grande puissance avec une utilisation plus efficace du carburant.
Comparé aux systèmes conventionnels, le RDRE offre plusieurs avantages, notamment une meilleure efficacité énergétique, une poussée accrue et une consommation de carburant réduite. Ces caractéristiques en font une option prometteuse pour les futures missions spatiales, notamment celles nécessitant une propulsion efficace pour les atterrisseurs avec équipage et les véhicules interplanétaires.
Un système particulièrement complexe
Le développement de tels moteurs a cependant pris du temps en raison de plusieurs défis à relever. D’une part, la détonation est un phénomène complexe qui implique une réaction chimique rapide et supersonique. Comprendre et contrôler ce processus pour une utilisation fiable dans un moteur-fusée a donc nécessité des avancées significatives dans la compréhension de la chimie des combustibles, de la dynamique des fluides et des interactions entre les gaz réactifs.
La fabrication de moteurs-fusées nécessite également des matériaux capables de résister à des conditions extrêmes de température, de pression et de vibrations. Les technologies de fabrication avancées, y compris l’impression 3D, jouent aujourd’hui un rôle crucial dans la création de composants robustes capables de supporter ces conditions.
En outre, jusqu’à récemment, les missions spatiales n’exigeaient pas nécessairement les avantages spécifiques offerts par la détonation rotative. Les technologies conventionnelles répondaient aux besoins existants. Cependant, une évolution des exigences de mission justifie désormais le développement d’une nouvelle approche. La NASA explore aujourd’hui le potentiel du RDRE pour viser l’exploration humaine de Mars ou encore des astéroïdes.
Nouveau test réussi
Cela étant dit, le test récent visait à adapter la chambre de combustion à différentes classes de poussée, ce qui permettrait au RDRE de soutenir divers types de missions, des atterrisseurs aux moteurs d’étage supérieur en passant par la rétropropulsion supersonique. La rétropropulsion supersonique est une technique de décélération qui pourrait être utilisée pour faire atterrir des charges utiles plus importantes ou même des humains sur Mars.
Un premier test du RDRE a eu lieu en 2022, générant plus de 1,8 tonne de poussée pendant près d’une minute. Ce nouveau test, réalisé en Alabama, aurait cette fois généré plus de 2,6 tonnes de poussée pendant un peu plus de quatre minutes.
Les ingénieurs de la NASA travaillent désormais à améliorer la technologie dans le but d’obtenir un moteur RDRE entièrement réutilisable capable de générer plus de 4 tonnes de poussée, ce qui représenterait une avancée significative dans l’efficacité de conception des systèmes de propulsion en permettant d’envoyer des charges utiles plus massives plus loin dans l’espace lointain.
