La situation actuelle de l’orbite terrestre est préoccupante, avec plus de 13 000 débris spatiaux représentant un danger pour les satellites en activité. Une startup britannique, Magdrive, développe un nouveau système de propulsion promettant une meilleure manœuvrabilité et envisage d’utiliser ces déchets comme source de carburant futur.
L’orbite de la Terre est effectivement pleine de déchets. Depuis le début de l’ère spatiale, plus de 20 000 satellites ont été lancés, et des milliers d’autres sont prévus pour les années à venir. Bien que de nombreux satellites aient été incinérés ou soient retombés sur notre planète, il reste encore plus de 13 000 objets dangereux pour l’humanité.
Quel est l’état de l’orbite terrestre ? Elle est encombrée de déchets !
En effet, il existe une quantité importante de débris spatiaux. Certains satellites mis en orbite se sont désintégrés dans l’atmosphère ou sont retombés sur Terre, souvent dans les océans, mais plus de 13 000 restent toujours dans l’espace. Environ un cinquième d’entre eux sont inactifs, dérivant comme des déchets spatiaux. Au cours des dernières décennies, des centaines de satellites désactivés ont percuté d’autres objets, créant des millions de fragments de débris.
Cela représente un risque constant de collision pour les satellites actifs et l’ISS – un problème suffisamment grave pour que plusieurs réseaux de surveillance à travers le monde surveillent des milliers d’objets plus grands, permettant des manœuvres d’évitement lorsque nécessaire.
La menace croissante des débris spatiaux exige une plus grande capacité de manœuvre en orbite et une réduction de la quantité de déchets. La startup britannique Magdrive affirme pouvoir aider dans ces deux domaines, grâce à un nouveau système de propulsion pour vaisseaux spatiaux, prévu pour être lancé cette année, fonctionnant avec du métal solide.
Nous voulions créer quelque chose qui fasse vraiment une différence pour l’humanité dans l’industrie spatiale et nous aide à faire nos premiers pas vers une civilisation spatiale.
Déclare Mark Stokes, cofondateur de Magdrive.
Il affirme que l’utilisation d’un système de propulsion basé sur du métal solide pourrait rendre les satellites dix fois plus manœuvrables, tout en réduisant de dix fois la masse dédiée à la propulsion.
Magdrive développe trois versions de ses propulseurs spatiaux qui, utilisant du métal solide, pourraient à l’avenir être alimentées par des déchets spatiaux récupérés directement en orbite, transformant un problème en source de carburant.
SuperMagdrive : plusieurs propulseurs en métal solide peuvent être vaporisés en plasma et accélérés à une vitesse ultra élevée. Ce processus est appelé tir.
“Le meilleur des deux mondes”
Les satellites ont besoin de systèmes de propulsion pour plusieurs raisons :
- changer d’orbite ;
- compenser la traînée atmosphérique qui déstabilise leur trajectoire ;
- éviter les collisions avec des débris ;
- se désorbiter à la fin de leur durée de vie.
Actuellement, la plupart des systèmes de propulsion des satellites sont chimiques ou électriques, mais les deux présentent des inconvénients.
La propulsion chimique a un très haut impulsion mais est peu efficace, comme une voiture qui consomme beaucoup de carburant. Les systèmes électriques sont à l’opposé : très efficaces, mais avec un faible impulsion.
Explique Stokes.
Des projets ambitieux comme l’exploitation des astéroïdes, les constellations de satellites et la construction de stations spatiales sont limités par cette nécessité de choisir entre puissance et efficacité avant même le lancement.
Nous construisons le premier système du genre qui combine le meilleur des deux mondes. C’est une propulsion électrique, mais avec un impulsion beaucoup plus élevé et une réduction significative du volume et de la masse.
Ajoute Stokes.
Le Warlock utilise un propulseur métallique et une énergie interne rechargée pour créer un plasma à haute énergie.
La première version du système Magdrive, nommée Warlock, sera mise en orbite en juin 2025.
Tout comme les systèmes électriques actuels, il obtient son énergie de panneaux solaires embarqués. Mais, au lieu d’ioniser ou de détoner un gaz sous pression – souvent de l’hydrazine, une substance toxique – Magdrive utilise cette énergie pour ioniser du métal solide.
Cela présente de nombreux avantages. Le métal est très dense, occupant moins d’espace qu’un réservoir de gaz sous pression, facilitant ainsi la construction de satellites. De plus, les réservoirs sous pression sont difficiles à manœuvrer et peuvent exploser s’ils sont endommagés, tandis que le métal est inerte et ne se dégrade pas avec le temps. Actuellement, Magdrive utilise du cuivre, car il est pas cher et largement disponible, mais d’autres métaux pourraient également être utilisés.
Lorsque le métal est ionisé, il se transforme en plasma extrêmement chaud et dense.
Ce que nous avons, c’est un jet énergétique de plasma de cuivre qui sort du propulseur, produisant un mouvement dans la direction opposée.
Adit Stokes.
Une représentation artistique du système Magdrive Warlock, qui devrait être lancé pour la première fois dans l’espace en 2025.
Des défis majeurs
Selon MinKwan Kim, professeur d’astronautique à l’Université de Southampton, qui a collaboré à des projets de recherche avec Magdrive, l’utilisation de carburant métallique présente des avantages tels qu’un stockage et une manipulation plus simples que les propulseurs liquides ou gazeux.
Cela pourrait faciliter la production en série de satellites pour de grandes constellations. Cependant, des défis existent.
L’utilisation de plasma métallique peut causer des contaminations de surfaces, en particulier sur les panneaux solaires et les systèmes optiques. Pendant l’opération, le métal vaporisé peut se déposer sur d’autres parties du satellite, compromettant son fonctionnement.
Explique Kim.
Stokes déclare que le métal dans le système Magdrive est entièrement consommé lors de la réaction, se recombinant en « matériel inerte dispersé », avec peu de risque de contamination dû à la vitesse élevée des particules expulsées.
Un autre défi est de garantir un impulsion constant et prévisible, essentiel pour des manœuvres précises. Le processus de chauffage et de refroidissement altère la structure atomique du métal, pouvant affecter son efficacité en tant que propulseur.
Il sera nécessaire d’avoir un système de surveillance et de contrôle très précis, ce qui augmente la complexité.
Ajoute le professeur d’astronautique.
Quant à l’idée d’utiliser des déchets spatiaux comme carburant, Kim affirme que, bien que ce soit théoriquement possible, cela pose de grands défis techniques et juridiques.
Le Traité sur l’espace extra-atmosphérique de l’ONU stipule que la propriété des objets lancés dans l’espace ne change pas, même une fois devenus des débris. Cela signifie qu’il faudrait obtenir l’autorisation des propriétaires pour recycler des satellites désactivés.
De plus, de nombreux objets contiennent des données sensibles ou des technologies propriétaires, rendant improbable que les propriétaires autorisent leur utilisation. Il existe également des obstacles techniques.
Les satellites désactivés sont incontrôlables et souvent en rotation, rendant leur capture extrêmement difficile. De plus, ils ne sont pas seulement composés de métal, mais aussi de matériaux tels que le silicone et les polymères. Comme la composition métallique influence directement les performances du propulseur, sans un contrôle strict de la pureté du matériel collecté, il serait difficile de garantir un impulsion fiable.
Ainsi, bien que le métal dérivé des déchets spatiaux puisse être utile pour des manœuvres de faible précision, comme le désorbitage de satellites, il est peu probable qu’il soit viable pour une propulsion de haute précision.
Conclut Kim.