Dans un monde o\u00f9 l’exploration spatiale fascine l’imaginaire collectif, un des \u00a0d\u00e9fis majeurs\u00a0 \u00e0 surmonter pour une mission vers \u00a0Mars\u00a0 n’est pas seulement la \u00a0distance\u00a0 ou la \u00a0dur\u00e9e du voyage\u00a0. En effet, le v\u00e9ritable enjeu r\u00e9side dans la gestion du \u00a0carburant\u00a0. Pour une mission avec un \u00e9quipage, la NASA estime qu’il faudrait des dizaines de \u00a0tonnes de propulseurs cryog\u00e9niques\u00a0 conserv\u00e9s pendant des semaines, voire des mois. Cependant, dans l’espace, ces liquides se comportent diff\u00e9remment que sur Terre : expos\u00e9s \u00e0 des temp\u00e9ratures extr\u00eames et priv\u00e9s de gravit\u00e9, ils s’\u00e9vaporent m\u00eame lorsque le r\u00e9servoir est parfaitement scell\u00e9.<\/p>\n
Ce ph\u00e9nom\u00e8ne, connu sous le nom de \u00a0boil-off\u00a0, force les ing\u00e9nieurs \u00e0 lib\u00e9rer le gaz g\u00e9n\u00e9r\u00e9 pour \u00e9viter une pression trop \u00e9lev\u00e9e \u00e0 l’int\u00e9rieur des r\u00e9servoirs. C’est une perte constante ; lors d’une mission prolong\u00e9e, cela pourrait entra\u00eener le gaspillage de dizaines de tonnes de carburant. Par cons\u00e9quent, le d\u00e9veloppement de r\u00e9servoirs capables de conserver ce propulseur sans pertes, ce que l’on appelle la \u00a0technologie d’\u00e9vaporation z\u00e9ro\u00a0, devient crucial pour les futurs voyages au-del\u00e0 de l’orbite terrestre basse.<\/p>\n
La soci\u00e9t\u00e9 \u00a0Blue Origin\u00a0, fond\u00e9e par Jeff Bezos, a r\u00e9cemment annonc\u00e9 avoir franchi un pas important dans la r\u00e9solution de ce probl\u00e8me. Elle a r\u00e9ussi \u00e0 maintenir le \u00a0carburant\u00a0 cryog\u00e9nique, \u00e0 savoir l’oxyg\u00e8ne et l’hydrog\u00e8ne liquides, dans des conditions stables sans \u00e9vaporation, en utilisant un \u00a0prototype de mat\u00e9riel de vol\u00a0 lors de tests au sol. Ce succ\u00e8s a \u00e9t\u00e9 communiqu\u00e9 par Dave Limp, le PDG de Blue Origin, qui a ajout\u00e9 que la soci\u00e9t\u00e9 r\u00e9pond maintenant \u00e0 toutes les exigences fix\u00e9es par la NASA dans ce domaine.<\/p>\n
Cette r\u00e9alisation est d’une grande importance. Elle implique la conservation de l’hydrog\u00e8ne \u00e0 20 kelvins et de l’oxyg\u00e8ne \u00e0 90 kelvins, deux temp\u00e9ratures extr\u00eames, et positionne Blue Origin comme, \u00e0 notre connaissance, la premi\u00e8re entreprise priv\u00e9e \u00e0 revendiquer une condition d’\u00e9vaporation z\u00e9ro dans les propulseurs cryog\u00e9niques. Bien que cette technologie doive encore \u00eatre test\u00e9e en orbite, elle repr\u00e9sente un avancement tangible vers des r\u00e9servoirs capables de stocker du carburant liquide sans perte, un enjeu essentiel pour les missions lunaires ou martiennes.<\/p>\n
Il ne suffit pas de s\u00e9lectionner de bons mat\u00e9riaux pour stocker de mani\u00e8re efficace du carburant dans l’espace. Les d\u00e9fis sont d’ordre \u00a0physique\u00a0. M\u00eame le meilleur isolant thermique finit par c\u00e9der. Ainsi, pour atteindre l’\u00e9vaporation z\u00e9ro, il est n\u00e9cessaire d’utiliser des solutions actives qui refroidissent le r\u00e9servoir depuis l’int\u00e9rieur. La NASA a \u00e9tudi\u00e9 deux m\u00e9thodes : le \u00a0jet de sous-refroidissement\u00a0 et l’injection de \u00a0microgouttes\u00a0, qui permettent de diminuer la temp\u00e9rature de la vapeur et de pr\u00e9venir des augmentations de pression internes.<\/p>\n
Bien que Blue Origin n’ait pas pr\u00e9cis\u00e9 quelle m\u00e9thode elle a int\u00e9gr\u00e9e dans son processus, le jet de sous-refroidissement est le seul syst\u00e8me test\u00e9 en \u00a0microgravit\u00e9\u00a0 par la NASA \u00e0 ce jour. Cette technique consiste \u00e0 diriger un jet de liquide tr\u00e8s froid vers les zones o\u00f9 la vapeur s’accumule, condensant ainsi le gaz pour maintenir une pression stable sans lib\u00e9ration de gaz. C’est un syst\u00e8me techniquement complexe, mais qui a d\u00e9montr\u00e9 sa grande efficacit\u00e9.<\/p>\n
Avant m\u00eame que Blue Origin ne d\u00e9voile ses avanc\u00e9es, la NASA avait d\u00e9j\u00e0 test\u00e9 ces syst\u00e8mes dans le cadre du programme \u00a0ZBOT\u00a0 \u00e0 bord de la Station Spatiale Internationale. Ce programme a permis d’observer le comportement des r\u00e9servoirs de propulseurs en microgravit\u00e9, r\u00e9v\u00e9lant que l’interaction entre le jet de sous-refroidissement et la vapeur ne suit pas les r\u00e8gles que nous connaissons sur Terre.<\/p>\n
L’exp\u00e9rience ZBOT-1 a permis de contr\u00f4ler la pression interne gr\u00e2ce \u00e0 un m\u00e9lange actif, mais \u00e9galement de d\u00e9tecter des ph\u00e9nom\u00e8nes inattendus comme des \u00a0bouchons\u00a0 ou des \u00a0perturbations de flux\u00a0 pouvant affecter la stabilit\u00e9 du syst\u00e8me. Les donn\u00e9es collect\u00e9es gr\u00e2ce \u00e0 des capteurs et des syst\u00e8mes de mesure laser ont servi \u00e0 plusieurs entreprises, y compris Blue Origin, pour concevoir des r\u00e9servoirs capables de fonctionner de mani\u00e8re stable dans des environnements extr\u00eames.<\/p>\n
De son c\u00f4t\u00e9, \u00a0SpaceX\u00a0 n’a pas encore annonc\u00e9 une solution d’\u00e9vaporation z\u00e9ro, mais cela ne veut pas dire qu’elle ne travaille pas sur ce sujet. En collaboration avec la NASA, la soci\u00e9t\u00e9 a d\u00e9velopp\u00e9 une architecture cryog\u00e9nique visant \u00e0 r\u00e9duire l’\u00e9vaporation, valid\u00e9e en condition de vol. En mars 2025, la \u00a0Starship\u00a0 a r\u00e9alis\u00e9 une \u00a0transfert interne d’oxyg\u00e8ne liquide\u00a0 en orbite, d\u00e9montrant sa capacit\u00e9 \u00e0 d\u00e9placer le carburant tout en contr\u00f4lant la pression sans pertes excessives.<\/p>\n
Bien que SpaceX et Blue Origin abordent tous deux le d\u00e9fi de stocker des propulseurs dans l\u2019espace sans pertes, ils n’emploient pas les m\u00eames carburants. SpaceX utilise du \u00a0m\u00e9thane liquide\u00a0 et de l’oxyg\u00e8ne liquide, tandis que Blue Origin travaille avec de l’hydrog\u00e8ne liquide. Cette distinction est cruciale car l’hydrog\u00e8ne liquide doit \u00eatre maintenu \u00e0 une \u00a0temp\u00e9rature bien plus basse\u00a0 que celle du m\u00e9thane. Il est \u00e9galement moins dense et plus susceptible de s’\u00e9chapper, ce qui rend son isolation plus complexe. L’avanc\u00e9e r\u00e9alis\u00e9e par Blue Origin est donc d’autant plus significative compte tenu de la difficult\u00e9 technique qu’elle implique.<\/p>\n
Le d\u00e9fi de l’exploration interplan\u00e9taire ne passe pas seulement par les fus\u00e9es, les habitats ou les combinaisons spatiales : un des \u00a0goulots d’\u00e9tranglement\u00a0 techniques majeurs r\u00e9side dans la conservation du carburant. Pour des missions de longue dur\u00e9e, le propulseur ne peut pas \u00eatre utilis\u00e9 instantan\u00e9ment. Il doit \u00eatre stock\u00e9, transf\u00e9r\u00e9 et souvent maintenu sous contr\u00f4le pendant des semaines sans perdre par \u00e9vaporation. Ainsi, la technologie d’\u00e9vaporation z\u00e9ro repr\u00e9sente un enjeu central tant pour les futures missions interplan\u00e9taires que pour les missions Artemis vers la Lune.<\/p>\n