article original publié par Science @ Nasa
auteur : Linda Voss
traduction de Didier Jamet
3 SEPTEMBRE 2002
« la poursuite d’un programme ambitieux de missions habitées à travers le système solaire, peut-être le retour sur la Lune, peut être pousser jusqu’à Mars, nécessitera entre quelques centaines et un millier de kilowatts pour la vie à bord, et peut être plusieurs milliers de kilowatts pour les systèmes de propulsion » affirme John Mankins, ingénieur en chef du programme de systèmes avancés mené au siège de la NASA.
Et comme vous ne pouvez pas vous brancher simplement sur la prise de courant la plus proche, il ne vous reste qu’à prévoir votre propre source d’énergie. Dans l’idéal, vous aimeriez qu’elle vous fournisse à la fois de quoi vous propulser et mener vos activités.
Depuis le premier lancer expérimental de Robert Goddard en 1916, les missions spatiales utilisent la propulsion chimique pour obtenir l’accélération dont elles ont besoin pour s’arracher à la pesanteur terrestre. La poussée d’une fusée pendant 5 à 15 minutes envoie le vaisseau vers sa destination, et ce dernier finit le chemin en roue libre, à moins qu’il n’utilise la force d’attraction d’autres planètes pour une accélération supplémentaire.
Pour Voyager, ça a pris des années pour atteindre Saturne, et quand il s’est trouvé dans les parages de la planète géante il n’a pu se maintenir que quelques jours dans le système Saturnien, dont quelques heures seulement au-dessus de Saturne proprement dit.
Les préparateurs de mission aimeraient faire mieux à l’avenir.
Depuis la perspective du Bureau d’Exploration du centre spatial Johnson, Jeff Georges imagine pour la prochaine vague d’exploration habitée « une famille évolutive de technologies mêlant propulsion et fourniture d’énergie ». Le candidat le mieux placé à l’heure actuelle est la propulsion électrique. Une fois dans l’espace, vous n’avez pas besoin d’autant de poussée que lorsque vous cherchez à échapper à l’attraction terrestre explique George, mais vous avez besoin de produire une poussée en utilisant très peu de carburant du fait des restrictions de poids. La propulsion électrique (PE) pourrait fournir une poussée optimisant l’utilisation du carburant après une accélération initiale chimique classique vers l’espace.
L’impulsion spécifique – c’est à dire le temps pendant lequel un moteur-fusée peut assurer une poussée égale à un kilogramme-force par kilogramme de carburant consommé – est une mesure de l’efficacité avec laquelle un système de propulsion utilise le carburant pour obtenir la poussée. Plus elle est élevée, mieux c’est. La navette spatiale, qui ne s’éloigne jamais de la Terre, utilise une technique de propulsion chimique fournissant une impulsion spécifique de 450 à 460 secondes (un kilogramme de carburant fournit une poussée de 450 kilogrammes par seconde). La propulsion électrique (PE) a une impulsion spécifique 10 fois supérieure à la chimique, et qui peut théoriquement atteindre 10 000 secondes.
La PE a connu son premier essai grandeur nature sur la sonde Deep Space 1, qui joua le rôle d’un banc d’essai spatial pour beaucoup de nouvelles technologies avant de croiser la comète Borrelly en 2001. Deep Space 1 avait besoin de 2,6 kW pour alimenter à la fois son moteur ionique et d’autres systèmes embarqués. L’énergie provenait d’un collecteur innovant qui consistait en un ensemble de cellules solaires d’avant garde et d’une lentille qui concentrait la lumière solaire vers les panneaux. Ensemble ils atteignirent une efficacité de 23% dans la conversion de la lumière solaire en électricité, à comparer aux 14% des panneaux solaires de l’ISS.
Capitalisant sur le succès de Deep Space 1, une nouvelle mission baptisée « Dawn » (aurore) quittera la Terre en 2006. Propulsée par un moteur Ionique doté d’une impulsion spécifique de 3100 secondes, Dawn survolera Ceres et Vesta, deux des plus gros astéroïdes du système solaire. Bien que Cérès et Vesta se trouvent plus éloignés du Soleil que Mars, la sonde extraira toute l’énergie nécessaire de ses panneaux solaires d’une puissance de 7,5 kW
