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Le nouveau propulseur ionique Kickstarter accélérerait l’exploration spatiale à l’aide de nanosatellites

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Au cours des dernières décennies, l’exploration spatiale s’est largement concentrée sur la construction d’incroyables machines haut de gamme (parfois incroyablement chères). Il n’est pas difficile de comprendre pourquoi — des machines comme Curiosity et son grue flottante propulsée par fusée sont des réalisations étonnantes.

Cependant, un autre groupe de personnes travaille à la construction d’engins spatiaux pouvant s’inscrire dans des budgets à 5 ou 6 chiffres plutôt que d’exiger des dépenses annuelles de la NASA ou d’un autre budget national. Certains de ces programmes sont passés à Kickstarter dans l’espoir d’obtenir un financement – dont un groupe de l’Université du Michigan qui veut construire la prochaine petite chose dans la technologie des propulseurs.

Améliorer les propulseurs ioniques

Les propulseurs ioniques actuels sont un moyen pratique de déplacer un vaisseau spatial de taille modeste d’un point A à un point B, à condition que cela ne vous dérange pas d’attendre un moment pour qu’il y parvienne. Comme leur nom l’indique, ces moteurs émettent des flux de particules ionisées à faible poussée (ce qui signifie qu’ils ne poussent pas très fort) mais à une impulsion spécifique très élevée (ils sont très efficaces). Les États-Unis, l’ESA et la Russie ont tous mis en service plusieurs technologies d’entraînement ionique au cours des 20 dernières années, mais la plupart de ces conceptions sont encore assez volumineuses.

L’équipe derrière le CubeSat Ambipolar Thruster (CAT) veut changer cela. Ils prétendent avoir miniaturisé un type spécifique de propulseur ionique à une taille qui lui permettrait d’alimenter un satellite CubeSat. Les CubeSats, si vous n’êtes pas familier avec le terme, sont de minuscules satellites carrés qui mesurent 10 cm de côté et contiennent exactement un litre de volume. Le facteur de forme, qui a fait ses débuts en 1999, permet des satellites plus grands dans une configuration empilée – un satellite 1U est 10x10x10, tandis qu’un satellite 3U est 30x10x10. L’objectif du CubeSat original était de créer un nanosatellite qui pourrait être déployé en orbite pour un coût de 65 000 $ à 80 000 $, par opposition aux multiples millions de dollars auxquels vous vous attendriez normalement.

En boucle autour de la Terre

Le propulseur CAT ferait plusieurs fois le tour de la Terre, accumulant suffisamment de vitesse pour atteindre la vitesse de fuite.

Les applications potentielles des CubeSats vont de la pratique (mesure du champ magnétique local) à l’excentrique – l’année dernière, la NASA a lancé son « PhoneSat », dans le cadre d’un projet visant à démontrer que les entrailles d’un téléphone portable ordinaire pourraient servir d’avionique pour un satellite dans certaines conditions. L’équipe CAT souhaite étendre leurs utilisations potentielles – en mettant un moteur à l’arrière. Le propulseur ionique allégé ne serait pas capable d’aller très vite, mais l’équipe pense qu’il pourrait être utilisé pour lancer des objets hors de l’orbite terrestre en faisant le tour de la planète à plusieurs reprises.

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La conception du CAT est basée sur un type spécifique de propulseur ionique, le propulseur à double couche Helicon. À ce jour, il a été vérifié et testé par l’ESA, mais n’a été déployé dans aucun vaisseau spatial. Le groupe pense avoir trouvé un moyen de réduire la conception à des embarcations nettement plus petites et recherche des financements pour en faire une réalité.

La valeur des petites choses dans de très grands espaces

Il est juste de noter que Les CubeSats sont essentiellement des jouets – des boîtes peu fonctionnelles qui peuvent gérer quelques choses. Un ensemble de CubeSats de poids ou de volume égal à Curiosity n’entraînerait pas plus d’exploration de Mars – juste beaucoup d’efforts inutiles. Cela dit, il y a un réel avantage à développer ce type de technologie. Un futur lancement de sonde pourrait utiliser un propulseur CAT pour lancer des sondes secondaires ou prendre des mesures précises d’une caractéristique planétaire particulière. L’équipe CAT de Kickstarter parle de rechercher la vie avec un CubeSat monté sur CAT, mais un moteur CAT sur un vaisseau spatial plus grand pourrait permettre une meilleure maniabilité orbitale ou, utilisé par paires, pourrait fournir un delta-v supplémentaire (vitesse de changement de trajectoire) après lancement.

Un schéma d'un propulseur ionique électrostatique (comme dans NEXT de la NASA et la plupart des autres propulseurs ioniques)

Un schéma d’un propulseur ionique électrostatique (comme dans NEXT de la NASA et la plupart des autres propulseurs ioniques)

Au début, j’étais sceptique quant aux affirmations de l’organisation CAT – je suis sceptique quant à Kickstarter en général – mais après avoir examiné la littérature sur les propulseurs ioniques et les références du groupe, et examiné certains des efforts de la NASA dans ce domaine, il est clair que il y a des avantages à développer des technologies de moteur qui peuvent propulser une petite charge utile à faible coût de l’orbite terrestre basse (LEO) vers l’espace lointain. Réduire le coût de cette technologie est un moyen efficace de réduire le coût de l’exploration spatiale et de financer la création d’appareils qui ne risquent pas des années de travail et des dizaines de millions de dollars pour un seul lancement réussi.

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Pour en savoir plus sur la science réelle des propulseurs ioniques et sur leur fonctionnement, lisez notre histoire sur Le moteur ionique NEXT de la NASA.

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