Dans un monde où l’exploration spatiale fascine l’imaginaire collectif, un des défis majeurs à surmonter pour une mission vers Mars n’est pas seulement la distance ou la durée du voyage . En effet, le véritable enjeu réside dans la gestion du carburant . Pour une mission avec un équipage, la NASA estime qu’il faudrait des dizaines de tonnes de propulseurs cryogéniques conservés pendant des semaines, voire des mois. Cependant, dans l’espace, ces liquides se comportent différemment que sur Terre : exposés à des températures extrêmes et privés de gravité, ils s’évaporent même lorsque le réservoir est parfaitement scellé.
Le phénomène de l’évaporation dans l’espace
Ce phénomène, connu sous le nom de boil-off , force les ingénieurs à libérer le gaz généré pour éviter une pression trop élevée à l’intérieur des réservoirs. C’est une perte constante ; lors d’une mission prolongée, cela pourrait entraîner le gaspillage de dizaines de tonnes de carburant. Par conséquent, le développement de réservoirs capables de conserver ce propulseur sans pertes, ce que l’on appelle la technologie d’évaporation zéro , devient crucial pour les futurs voyages au-delà de l’orbite terrestre basse.
Blue Origin et le défi de l’évaporation zéro
La société Blue Origin , fondée par Jeff Bezos, a récemment annoncé avoir franchi un pas important dans la résolution de ce problème. Elle a réussi à maintenir le carburant cryogénique, à savoir l’oxygène et l’hydrogène liquides, dans des conditions stables sans évaporation, en utilisant un prototype de matériel de vol lors de tests au sol. Ce succès a été communiqué par Dave Limp, le PDG de Blue Origin, qui a ajouté que la société répond maintenant à toutes les exigences fixées par la NASA dans ce domaine.
Cette réalisation est d’une grande importance. Elle implique la conservation de l’hydrogène à 20 kelvins et de l’oxygène à 90 kelvins, deux températures extrêmes, et positionne Blue Origin comme, à notre connaissance, la première entreprise privée à revendiquer une condition d’évaporation zéro dans les propulseurs cryogéniques. Bien que cette technologie doive encore être testée en orbite, elle représente un avancement tangible vers des réservoirs capables de stocker du carburant liquide sans perte, un enjeu essentiel pour les missions lunaires ou martiennes.
Les défis techniques de la conservation de carburant
Il ne suffit pas de sélectionner de bons matériaux pour stocker de manière efficace du carburant dans l’espace. Les défis sont d’ordre physique . Même le meilleur isolant thermique finit par céder. Ainsi, pour atteindre l’évaporation zéro, il est nécessaire d’utiliser des solutions actives qui refroidissent le réservoir depuis l’intérieur. La NASA a étudié deux méthodes : le jet de sous-refroidissement et l’injection de microgouttes , qui permettent de diminuer la température de la vapeur et de prévenir des augmentations de pression internes.
Bien que Blue Origin n’ait pas précisé quelle méthode elle a intégrée dans son processus, le jet de sous-refroidissement est le seul système testé en microgravité par la NASA à ce jour. Cette technique consiste à diriger un jet de liquide très froid vers les zones où la vapeur s’accumule, condensant ainsi le gaz pour maintenir une pression stable sans libération de gaz. C’est un système techniquement complexe, mais qui a démontré sa grande efficacité.
Les expériences de la NASA sur le stockage de carburants
Avant même que Blue Origin ne dévoile ses avancées, la NASA avait déjà testé ces systèmes dans le cadre du programme ZBOT à bord de la Station Spatiale Internationale. Ce programme a permis d’observer le comportement des réservoirs de propulseurs en microgravité, révélant que l’interaction entre le jet de sous-refroidissement et la vapeur ne suit pas les règles que nous connaissons sur Terre.
L’expérience ZBOT-1 a permis de contrôler la pression interne grâce à un mélange actif, mais également de détecter des phénomènes inattendus comme des bouchons ou des perturbations de flux pouvant affecter la stabilité du système. Les données collectées grâce à des capteurs et des systèmes de mesure laser ont servi à plusieurs entreprises, y compris Blue Origin, pour concevoir des réservoirs capables de fonctionner de manière stable dans des environnements extrêmes.
SpaceX et ses avancées.
De son côté, SpaceX n’a pas encore annoncé une solution d’évaporation zéro, mais cela ne veut pas dire qu’elle ne travaille pas sur ce sujet. En collaboration avec la NASA, la société a développé une architecture cryogénique visant à réduire l’évaporation, validée en condition de vol. En mars 2025, la Starship a réalisé une transfert interne d’oxygène liquide en orbite, démontrant sa capacité à déplacer le carburant tout en contrôlant la pression sans pertes excessives.
Les différences entre SpaceX et Blue Origin
Bien que SpaceX et Blue Origin abordent tous deux le défi de stocker des propulseurs dans l’espace sans pertes, ils n’emploient pas les mêmes carburants. SpaceX utilise du méthane liquide et de l’oxygène liquide, tandis que Blue Origin travaille avec de l’hydrogène liquide. Cette distinction est cruciale car l’hydrogène liquide doit être maintenu à une température bien plus basse que celle du méthane. Il est également moins dense et plus susceptible de s’échapper, ce qui rend son isolation plus complexe. L’avancée réalisée par Blue Origin est donc d’autant plus significative compte tenu de la difficulté technique qu’elle implique.
Le défi de l’exploration interplanétaire ne passe pas seulement par les fusées, les habitats ou les combinaisons spatiales : un des goulots d’étranglement techniques majeurs réside dans la conservation du carburant. Pour des missions de longue durée, le propulseur ne peut pas être utilisé instantanément. Il doit être stocké, transféré et souvent maintenu sous contrôle pendant des semaines sans perdre par évaporation. Ainsi, la technologie d’évaporation zéro représente un enjeu central tant pour les futures missions interplanétaires que pour les missions Artemis vers la Lune.