Archives de catégorie : Propulsion & Espace

La méthode scientifique

J’ai participé hier après-midi pour la troisième fois à l’émission de radio « La Méthode Scientifique » animée par Nicolas Martin et son équipe. Le sujet du jour : la propulsion spatiale du futur. Le premier thème traité fut le concept SpinLaunch, sorte de fronde géante servant à lancer des satellites. Diverses méthodes ont ensuite été abordées, dont les technologies de propulsion électrique et de propulsion nucléaire. Pour finir nous avons discuté des voiles solaires et des voiles laser, illustrées par un reportage au sein de la startup française GAMA.

Si vous voulez en savoir d’avantage sur ces technologies du futur innovantes et prometteuses, vous pouvez écouter tranquillement l’émission ou le podcast : Spin Launch : un p’tit tour et puis s’en va.


Je tiens à remercier Maxime Puteaux (conseiller chez Euroconsult) ainsi que Franck Plouraboué (directeur de recherche CNRS à l’Institut de mécanique des fluides de Toulouse) pour les échanges que nous avons eus et leur commentaires précis et pertinents.

Encore des startups en PE

J’ai pris connaissance dernièrement de l’existence de nouvelles entreprises au ormat startup qui se lancent dans l’aventure de la propulsion électrique pour les satellites :

  • Ohmspace en Angleterre – Résistojets, faible puissance
  • SERAN en Ukraine – Propulseurs à effet Hall, faible puissance
  • URA en Angleterre – Propulseurs électrothermiques à eau, faible puissance

On approche désormais de la cinquantaine d’entreprises de toute taille sans que les entreprises chinoises ne soient recensées.
La liste à jour est disponible ici : Entreprises.

Fournisseurs de Propulseurs

Je viens de mettre à jour la liste des fabricants et fournisseurs de propulseurs électriques. Elle contient désormais 45 entreprises de toute taille qui sont majoritairement situées aux Etats-Unis et en Europe. Notez que cette liste ne recense pas les entreprises chinoises.
La liste est disponible ici : Entreprises.

Je viens d’ajouter 5 entreprises :

  • Aurora en Finlande – Résistojets à eau, faible puissance
  • Baryon Dynamics au Canada – Arcjets, faible puissance
  • Hypernova en Afrique du Sud – Propulseurs à arc sous vide (VAT), faible puissance
  • Ion-X en France – Propulseurs à électrospray, faible puissance
  • Trans Astra en Californie – Résistojets, faible puissance

La liste n’est certainement pas exhaustive. Je suis donc preneur de toutes les nouvelles informations disponibles.

Prix Edmond Brun

Remise du prix Edmond Brun, Académie des Sciences, 23 novembre 2021.

J’ai reçu hier après-midi à l’Institut de France à Paris le prix Edmond Brun de l’Académie des Sciences pour mes travaux en propulsion spatiale : Cérémonie de remise des prix 2021 de l’Académie des Sciences.

Je suis profondément honoré par cette distinction prestigieuse qui récompense plus de vingt-cinq années de travaux de recherche dans les domaines de la physique des plasmas et de la propulsion ionique.

Naturellement, il ne s’agit nullement de l’accomplissement d’un seul homme. Je souhaite donc chaleureusement remercier tous ceux qui m’ont accompagné dans cette belle aventure : mes proches, mes amis, mes doctorants, mes étudiants, mes vrais collègues et tous ceux qui m’ont épaulé, forcé à toujours donner le maximum et poussé à me remettre souvent en cause.

Je tiens à dédicacer ce prix à mon collègue et ami disparu trop tôt, le Professeur Michel Dudeck, qui m’a orienté vers la propulsion spatiale tout en me laissant prendre mon envol.

Enfin, je dédie ce prix à mon Père, lui aussi partit bien trop tôt. Il aurait été fiers de son petit garçon.

Le prix Edmond Brun est un prix biennal alternatif créé en 1980 destiné à un chercheur travaillant dans le domaine de l’astronautique ou dans le domaine de la mécanique des fluides et de la thermique.

53

Vue sur la Tour Eiffel depuis le 53ème étage de la tour Montparnasse.

J’étais à Paris hier. Je n’y avais pas mis les pieds depuis le printemps dernier, et encore, ce fût en coup de vent. Ma véritable dernière visite dans la capitale de la France remonte à 2019. Presque deux ans. La signature de la CoViD. Paris m’a un peu manqué. J’apprécie toujours autant cette ville, ses rues, ses immeubles et façades, ses monuments, la Seine et ses quais.

Je n’étais pour autant pas en ballade. J’ai rencontré la jeune et dynamique équipe de la startup GAMA. Nous avons passé plusieurs heures fort agréables et enrichissantes à parler et à partager nos points de vue sur l’exploration spatiale, les voyages interplanétaires et la propulsion car GAMA développe des voiles solaires pour les nano- et les micro-satellites. C’est l’une des rares startups, sinon la seule, à miser sur cette technologie efficace qui ne nécessite dans sa version primaire, ni énergie, ni carburant ; le moyen idéal de se déplacer sur de longues distances. Le lecteur intéressé peut consulter ce récent article pour en apprendre plus : « Prospects and physical mechanisms for photonic space propulsion, Nature Photonics 12, 649 (2018) ».

GAMA est située au 53 ème étage de la tour Montparnasse. Je n’avais jamais mis les pieds dans cette tour que j’ai pourtant vu tant de fois. Quelle vue superbe, incomparable. Sans doute la plus belle vue de Paris. On aperçoit tous les quartiers, tous les monuments les plus célèbres, dont la Tour Eiffel. Je reviendrai bientôt c’est certain, et cette fois en famille. Le panorama vaut le déplacement. Je le recommande vivement à tous.

Inspiration 4

SpaceX vient de mener le premier vol habité privé. Quatre personnes (deux femmes et deux hommes) ont fait plusieurs fois le tour de notre planète en orbite basse à bord de la capsule Crew Dragon pour quelques dizaines de millions de dollars. Le vol a duré trois jours et s’est terminé par un amerrissage au voisinage des côtes de la Floride. Après Virgin Galactic et Blue Origin, SpaceX nous projette à son tour dans l’ère du tourisme spatial.

La mission Inspiration 4 me laisse perplexe. Voire même dubitatif. Quel est le but d’un tel voyage ? Quelles valeurs y associer ? S’il s’agit juste de constater la rotondité de la Terre, pas besoin de prendre une fusée. On peut regarder des photographies prises depuis l’espace, prendre l’avion, regarder l’océan à l’horizon… Faire l’expérience d’un long vol en microgravité ? Frimer ? Gagner de l’argent ? J’avoue ne pas vraiment comprendre. Je ne parle même pas de la pollution engendrée, de l’impact climatique, des ressources gaspillées. Si ce genre de tourisme venait à croître à l’avenir, les conséquences globales sur l’environnement pourraient être désastreuses. Je pense qu’il y a aujourd’hui des enjeux bien plus importants que le développement du tourisme spatial.

J’ai toujours, depuis ma plus petite enfance, était fasciné par la conquête de l’espace, par l’Univers et ses mystères. J’en est même finalement fait mon métier. Mais je milite pour une vision scientifique et non ludique. C’est l’exploration du système solaire qu’il faut mettre en avant, non le divertissement d’une certaine élite.

Congrès MPCS-5

Affiche du congrès MicroPropulsion & CubeSats 5.

J’ai organisé et supervisé, avec mes collègues et amis L. Garrigues du LAPLACE et A. Rossi du CNES, la 5ème édition du congrès MicroPropulsion & CubeSats (MPCS) la semaine dernière : MPCS-5. Après Bari, Singapour, Washington et Pékin, le congrès était cette année organisé depuis Toulouse et non, hélas, à Toulouse. En effet, à cause de la pandémie de COVID-19 et de la situation sanitaire mondiale, il nous a semblait plus raisonnable de réaliser l’édition 2021 en mode virtuel, même si ce type d’événements freine les échanges et abolit l’aspect social et la convivialité, si précieux aux yeux des chercheurs, quel que soit la discipline.
Le congrès, dont la taille est limitée depuis sa création afin de garder une atmosphère amicale, a cette fois-ci rassemblé 80 participants provenant de 20 pays. Nous avions programmé 30 conférences, 8 conférences invitées (CNES, ESA, Exotrail, ThrustMe, Comat, Gama, ienai Space) et 2 tables rondes, l’une centrée sur la science et l’autre sur les technologies et les perspectives. Une fois encore l’événement a répondu aux attentes, avec la présentation de nouveaux résultats et de nouveaux systèmes propulsifs, avec des conférences de grande qualité, avec des échanges nombreux et riches, et des discussions animées et passionnées. Un grand merci à tous pour votre participation et votre enthousiasma. Rendez-vous en 2023 pour la 6ème édition.

Lois de conservation

Lorsqu’il s’agit de l’EM-Drive, ou de concepts équivalents, mon rôle de physicien me conduit à mettre en avant les deux points suivants.

  1. Violer la loi de conservation de la quantité de mouvement, ce que fait l’EM-Drive, est un problème sérieux qui ne peut pas être simplement négligé. Remettre en cause cette loi, et les autres lois de conservation, c’est remettre en cause les fondements de la physique. C’est balayer d’un coup l’ensemble des théories (Electromagnétisme, physique quantique, relativité, physique des particules…). C’est effacer d’un coup de gomme les Symétries qui fondent l’ensemble de nos connaissances. Il faut donc être prudent et proposer un cadre théorique qui à la fois englobe l’ensemble des modèles actuels et les dépasse. Or rien de tel à ma connaissance n’est suggéré.
  2. A ce jour, aucune expérience digne de ce nom, c’est à dire respectant les protocoles et règles de la théorie de la mesure et proposant un calcul d’incertitude solidement établi, n’a prouver que l’EM-Drive génère une poussée. Au fur et à mesure que des expériences sont menées et affinées, telles que celles conduites au NRL ou bien au sein de l’équipe de mon collègue M. Tajmar, la valeur limite déterminée diminue. Je crains que dans un futur proche l’hypothétique poussée corresponde à la limite de détection ultime et devienne ainsi bien inférieure à 1 nN pour plusieurs centaines de Watts injectés dans la cavité.

D’où mon grand scepticisme. Mais aussi une certaine tristesse car, comme je l’ai à plusieurs reprises expliqué, la loi de conservation de la quantité de mouvement n’interdit nullement les voyages interstellaires mais elle oblige à recourir à des quantités d’énergie qui sont à ce jour et encore pour des siècles hors de portée pour l’humanité. Nous sommes pour longtemps confinés dans notre système Solaire.

Dans la même lignée je recommande la lecture de l’article de l’astrophysicien Paul Sutter  » Can the EmDrive actually work for space travel?  » publié en ligne sur le site Space.Com en novembre dernier.

Voyage vers les étoiles

Pourrons-nous un jour atteindre les étoiles qui nous encerclent et qui constituent notre Galaxie ?
La Physique ne s’y oppose pas. Alors un jour peut-être. Mais pas demain, ni même après demain. Nous ne serons guère plus avancés à la fin de ce siècle. A la fin du suivant ? Je ne sais pas. Dans mille ans ? La probabilité est plus élevée mais rien n’est garanti.

Pourquoi une telle échelle de temps ? On peut être sceptique en effet à la lecture des lignes qui précèdent. Après tout, le développement technologique de l’humanité accélère, les progrès sont exponentiels, la Lune est accessible, on posera bientôt le pieds sur Mars et l’exploration des planètes géantes et de leurs satellites est au programme. Alors ?

On peut invoquer de nombreuses raisons à l’impossibilité de réaliser un voyage vers les étoiles même proches dans les décennies à venir, voire les siècles, telles que les immenses distances à parcourir, la durée, l’autonomie du vaisseau… En réalité, tout cela se résume à une quantité triviale : l’énergie. La quantité d’énergie à mettre en jeu pour un voyage interstellaire effectué sur une durée raisonnable est gigantesque. Elle dépasse de très loin ce que nous savons exploiter et maîtriser. Il faudra donc attendre que l’humanité s’étende, que ses ressources et son potentiel augmentent et qu’elle sache gérer et manipuler des montagnes d’énergie et de matière. Je rappelle ici que notre civilisation n’a pas encore atteint le type I, d’après l’échelle de Kardachev, et ne l’atteindra pas avant plusieurs siècles.

Sur ce sujet je vous conseille le documentaire de la BBC intitulé « Will our spacecraft ever reach the stars? ». Je l’ai écouté en podcast il y a quelques jours. On y parle de propulsion, dont la propulsion électrique, de cryogénisation, de manipulation de la gravité… C’est très bien fait, simple, accessible et vrai. Vous y trouverez la réponse de divers collègues et spécialistes à la question posée au début de ce billet. Pas de surprise. Leur réponse n’est pas différente de la mienne.

Propulseur MICRO R3

La startup ENPULSION, avec laquelle je collabore, vient de révéler son dernier propulseur, le MICRO R3, qui complète une gamme déjà large. Tout comme ses petits frères le MICRO R3 est un propulseur à émission de champ (FEEP en anglais) fonctionnant avec de l’indium liquide.

Le MICRO R3 est un propulseur de classe 100 W capable de délivrer une poussée de 1 mN et une impulsion spécifique de 6000 s. Les détails techniques et les caractéristiques sont disponibles ici. Le système, très compact puisque le volume total est de l’ordre de 1,5 U, développe une impulsion totale supérieure à 50 kNs, ce qui signifie que le temps de propulsion continue dépasse les 13000 h, soit 20 mois. Une tel niveau d’impulsion permet d’atteindre un increment de vitesse de plusieurs km/s pour un Cubesat de quelques kilogrammes, assez pour envisager des missions spatiales de grande envergure.

Je tiens à féliciter ici toute l’équipe d’ENPULSION pour le travail réalisé car je connais les difficultés à surmonter pour en arriver là. Je suis aussi ravi et fiers que deux de mes anciens étudiants aient participé activement à l’élaboration et à la qualification de ce nouveau produit pour la propulsion des Cubesats et des microsats. Continuez d’avancer, d’autant plus qu’il y a de sérieux concurrents derrière vous.

Je conseille à tous ceux qui désire en savoir d’avantage la lecture d’un article récemment paru dans SpaceNews qui retrace la jeune histoire d’ENPULSION et donne des informations sur l’ensemble de la gamme des propulseurs FEEP de cette entreprise.

ENPULSION avait déjà fait parler d’elle il y a quelques mois lorsqu’elle a dévoilé le premier micropropulseur à vecteur poussée orientable, le NANO AR3. L’objectif est d’accroitre la flexibilité du système propulsif et de se passer des systèmes d’orientation mécaniques. J’ai écrit deux articles sur ce sujet : Rendre les nanosatellites plus agiles (Air & Cosmos 2678 p. 18-19, mars 2020), Un moteur orientable va booster l’exploration spatiale, (Science & Vie 1233, p. 17, juin 2020).