Astrobotic, une entreprise américaine de robotique spatiale, a annoncé le succès des essais à feu réel de son moteur-fusée à détonation rotative Chakram, avec un fonctionnement record de plus de 300 secondes sans dommages apparents sur les composants. Offrant un rendement et une puissance supérieurs aux moteurs de fusée conventionnels, ce type de technologie a le potentiel de générer une poussée accrue avec une consommation réduite de carburant, un avantage important pour les lancements spatiaux où chaque gramme de charge est comptabilisé.
Les moteurs-fusées à détonation rotative (RDRE) constituent une technologie de propulsion qui suscite un intérêt croissant en raison de son potentiel pour améliorer les lancements spatiaux. Contrairement aux moteurs-fusées conventionnels, ils utilisent une combustion par détonation supersonique plutôt qu’une combustion subsonique classique, des ondes se propageant autour de l’anneau extérieur du moteur pour assurer la combustion du propergol.
Ce processus de détonation supersonique permet au moteur d’extraire davantage d’énergie, à quantité de carburant équivalente, qu’avec un procédé de combustion classique. Il en résulterait, en théorie, un gain de rendement de l’ordre de 10 à 15 %, tout en optimisant l’intégration du moteur aux engins spatiaux grâce à une réduction de sa taille et de son poids.
Cependant, la concrétisation de ces avantages se heurte à de nombreux défis. Astrobotic affirme en avoir surmonté une grande partie avec son nouveau prototype de RDRE Chakram.
« Chakram a largement dépassé nos attentes. Avec toute technologie de pointe comme un moteur à ergols liquides, le passage de la conception aux essais est toujours source d’inquiétude quant aux facteurs inconnus susceptibles d’impacter les performances. Or, le moteur a fonctionné encore mieux que prévu », a déclaré Bryant Avalos, chercheur principal du programme Chakram chez Astrobotic, dans un communiqué de l’entreprise.
Un fonctionnement continu de 300 secondes
La campagne de démonstration a été menée au Centre de vol spatial Marshall (MSFC) de la NASA, à Huntsville, en Alabama, qui finance en partie les recherches sur Chakram via des contrats Small Business Innovation Research (SBIR). Les équipes d’Astrobotic ont testé deux modèles du prototype de RDRE lors de combustions de longue durée, suggérant qu’ils peuvent fonctionner en continu et pas seulement par courtes rafales.
Plus précisément, les deux moteurs ont totalisé plus de 470 secondes de fonctionnement avec de multiples allumages et, lors d’un test, ont fonctionné en continu pendant 300 secondes. D’après l’entreprise, cette durée représente le plus long fonctionnement continu d’un moteur-fusée de ce type à ce jour, sans que les composants ne présentent de dommages apparents.
« La combustion de 300 secondes a été la cerise sur le gâteau. Des démonstrations comme celle-ci montrent comment la technologie RDRE pourrait soutenir un large éventail de missions Astrobotic, de la propulsion des futurs atterrisseurs lunaires aux véhicules de transfert orbital spatial, en passant par d’autres capacités qui contribueront à étendre les opérations dans l’espace cislunaire », explique Avalos.
En d’autres termes, ces performances marquent un pas supplémentaire vers une stabilité suffisamment fiable pour envisager l’intégration de cette technologie aux engins spatiaux. Chaque moteur a en outre produit une poussée supérieure à 1 800 kg et atteint un régime thermique stable, selon le communiqué d’Astrobotic.
Les données collectées lors de ces essais seront utilisées pour plusieurs axes du développement futur de Chakram, notamment l’amélioration des réglages du moteur, le refroidissement régénératif et la réduction de la masse globale. Ces avancées seront essentielles pour répondre aux exigences des lanceurs et des atterrisseurs spatiaux.
Chakram pourrait à terme être utilisé dans les futures versions de l’atterrisseur lunaire Griffin de l’entreprise, ainsi que dans ses projets de fusées réutilisables et de véhicule de transfert orbital destiné aux opérations cislunaires.
« Les données recueillies lors de ces essais constituent une base solide pour la prochaine phase de développement du RDRE et contribueront à orienter la conception des futurs moteurs. Je suis enthousiaste quant aux perspectives d’avenir de cette technologie », conclut Monica Traupmann, co-chercheuse principale du programme Chakram.
Vidéo de démonstration du moteur-fusée Chakram :
