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Très en pointe dans les technologies spatiales des très petits satellites, l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne travaille à la mise au point d'un moteur ionique pour leur permettre de quitter l'orbite terrestre. © EPFL/Consortium MicroThrust
Les très petits satellites (de moins d'une dizaine de kilogrammes) ne peuvent embarquer de système de propulsion efficace, ce qui les cantonne à l'orbite basse. Pour élargir leur champ d'action, un consortium d'organismes de recherche européens, dirigé par l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), a été créé pour réaliser un moteur très compact en taille (10 centimètres de côté) et de masse (quelque 200 grammes). MicroThrust, c'est son nom, est un système de propulsion ionique, utilisant donc l'accélération d'un gaz ionisé pour augmenter la vitesse d'un engin spatial. La sonde lunaire Smart-1 avait déjà atteint la LuneLune avec un tel principe et la sonde Dawn (trois tonnes) poursuit de cette manière son long voyage interplanétaire. Mais, avec sa source d'énergieénergie électrique et l'utilisation de Mems (Micro Electro-Mechanical Systems), le moteur MicroThrust serait dix fois plus petit que ceux existants. Malgré sa faible poussée (100 micronewtons), il pourrait insérer en orbite des satellitesorbite des satellites après leur lancement ou même les injecter sur des trajectoires vers la Lune ou des astéroïdesastéroïdes. Il pourrait aussi permettre d'assurer la surveillance (inspection ou espionnage) de satellites en orbite.
Ce projet de moteur électrique est réalisé dans le cadre du 7e Programme-cadre européen de recherche et de développement technologique (FP7), principal instrument financier européen de soutien à la recherche. Il est conçu pour les petits satellites inférieurs à cent kilogrammes. Un premier prototype est actuellement développé au sein de l'EPFL, qui travaille également à la conception du CleanSpace One, un satellite de récupération de débris spatiaux pour les désorbiter.
Vue d'artiste d'un engin économe en route vers la Lune. Les panneaux solaires produisent de l'énergie électrique utilisée pour éjecter vers l'arrière un fluide ionisé. Le moteur MicroThrust n'a besoin que d'un litre de ce liquide pour assurer le voyage vers notre satellite à un engin miniature. © DR
Un moteur MicroThrust pour nettoyer l'orbite terrestre
Pour sa première utilisation, l'EPFL prévoit de l'utiliser pour CleanSpace One. Dans le futur, il devrait être installé sur d'autres petits satellites, comme ceux de l'essaim de nanosatellitesnanosatellites Olfar qui iront se positionner derrière la Lune pour étudier la période dite des Âges sombres, entre la diffusiondiffusion du rayonnement fossilerayonnement fossile (environ 400.000 ans après le Big-BangBig-Bang) et la formation des premières structures, étoilesétoiles et galaxiesgalaxies, 200 à 400 millions d'années plus tard.
Le moteur MicroThrust utilise un champ électriquechamp électrique pulsé pour éjecter à grande vitesse un fluide ionisé (plus précisément un solvantsolvant, EMI-BF4). Ce gaz est extrait de son réservoir par capillaritécapillarité sous une tension de 1.000 voltsvolts. Les ionsions sont accélérés et éjectés par un réseau de minuscules buses, qui en compterait plus d'un millier par centimètre carré.
Comme dans un moteur ioniquemoteur ionique, la force propulsive est faible mais, contrairement aux moteurs à combustioncombustion, la poussée peut être maintenue très longtemps. De plus, l'énergie électrique étant produite par des panneaux photovoltaïques, ce moteur peut fonctionner continûment.
Après six mois d'accélération, un petit engin spatial de 1 kg propulsé par un moteur MicroThrust atteindra la vitesse de 42.000 kilomètres par heure et pourra se placer en orbite autour de la Lune. Il n'aura consommé qu'un litre de liquideliquide propulseurpropulseur...
