À l'aide de fusées chimiques traditionnelles, un voyage sur Mars - au plus vite - dure 6 mois. La société Ad Astra Rocket a testé une fusée à plasma appelée moteur VASIMR VX-200, qui fonctionnait à 201 kilowatts dans une chambre à vide, dépassant la barre des 200 kilowatts pour la première fois. "Il s'agit de la fusée à plasma la plus puissante du monde actuellement", explique Franklin Chang-Diaz, ancien astronaute de la NASA et PDG d'Ad Astra. La société a également signé un accord avec la NASA pour tester un moteur VASIMR de 200 kilowatts sur la Station spatiale internationale en 2013.
Les tests sur l'ISS fourniraient des boosts périodiques à la station spatiale, qui diminue progressivement d'altitude en raison de la traînée atmosphérique. Les amplificateurs de l'ISS sont actuellement fournis par des engins spatiaux équipés de propulseurs conventionnels, qui consomment environ 7,5 tonnes de propulseur par an. En réduisant cette quantité à 0,3 tonne, Chang-Diaz estime que le VASIMR pourrait permettre à la NASA d'économiser des millions de dollars par an.
Le test de la semaine dernière était la première fois qu’un prototype à petite échelle du moteur-fusée VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) de la société était démontré à pleine puissance.
Les moteurs à plasma ou à ions utilisent des ondes radio pour chauffer des gaz tels que l'hydrogène, l'argon et le néon, créant un plasma chaud. Les champs magnétiques forcent le plasma chargé à l'arrière du moteur, produisant une poussée dans la direction opposée.
Ils fournissent beaucoup moins de poussée à un moment donné que les fusées chimiques, ce qui signifie qu’ils ne peuvent pas se libérer de la gravité terrestre par eux-mêmes. De plus, les moteurs ioniques ne fonctionnent que dans le vide. Mais une fois dans l'espace, ils peuvent donner une poussée continue pendant des années, comme le vent poussant un voilier, accélérant progressivement jusqu'à ce que le véhicule se déplace plus rapidement que les fusées chimiques. Ils ne produisent qu'une livre de poussée, mais dans l'espace, c'est suffisant pour déplacer 2 tonnes de fret.
En raison de la grande vitesse possible, moins de carburant est nécessaire que dans les moteurs conventionnels.
Actuellement, le vaisseau spatial Dawn, en route vers les astéroïdes Ceres et Vesta, utilise la propulsion ionique, ce qui lui permettra d'orbiter Vesta, puis de partir et de se diriger vers Ceres. Ce n'est pas possible avec des fusées conventionnelles. De plus, dans l'espace, les moteurs ioniques ont une vitesse dix fois supérieure à celle des fusées chimiques.
La poussée de la fusée est mesurée en newtons (1 newton équivaut à environ 1/4 livre). L'impulsion spécifique est un moyen de décrire l'efficacité des moteurs-fusées, et est mesurée en temps (secondes). Il représente l'impulsion (changement de momentum) par unité de propulseur. Plus l'impulsion spécifique est élevée, moins il faut de propulseur pour gagner une quantité donnée d'élan.
Les moteurs de Dawn ont une impulsion spécifique de 3100 secondes et une poussée de 90 mNewtons. Une fusée chimique sur un vaisseau spatial peut avoir une poussée allant jusqu'à 500 Newtons et une impulsion spécifique de moins de 1000 secondes.
Le VASIMR a 4 Newtons de poussée (0,9 livres) avec une impulsion spécifique d'environ 6 000 secondes.
Le VASIMR possède deux autres caractéristiques importantes qui le distinguent des autres systèmes de propulsion à plasma. Il a la capacité de faire varier les paramètres d'échappement (poussée et impulsion spécifique) afin de correspondre de manière optimale aux exigences de la mission. Il en résulte le temps de trajet le plus bas avec la charge utile la plus élevée pour une charge de carburant donnée.
De plus, le VASIMR n'a pas d'électrodes physiques en contact avec le plasma, prolongeant la durée de vie du moteur et permettant une densité de puissance plus élevée que dans d'autres conceptions.
Pour faire un voyage sur Mars en 39 jours, un moteur ionique à moteur VASIMR de 10 à 20 mégawatts devrait être couplé à l'énergie nucléaire pour raccourcir considérablement les temps de transit humain entre les planètes. Plus le voyage est court, moins les astronautes seront exposés aux radiations spatiales et à un environnement de microgravité, deux obstacles importants pour les missions sur Mars.
Le moteur fonctionnerait en tirant en continu pendant la première moitié du vol pour accélérer, puis en tournant pour désaccélérer l'engin spatial pour la seconde moitié. De plus, VASIMR pourrait permettre un avortement vers la Terre si des problèmes se développaient au cours des premières phases de la mission, une capacité non disponible pour les moteurs conventionnels.
Le VASIMR pourrait également être adapté pour gérer les charges utiles élevées des missions robotiques et propulser les missions de fret avec une très grande fraction de masse de charge utile. Les temps de déclenchement et la masse de la charge utile sont des limitations majeures des fusées thermiques conventionnelles et nucléaires en raison de leur impulsion spécifique intrinsèquement faible.
Chang-Diaz travaille au développement du concept VASIMR depuis 1979, avant de fonder Ad Astra en 2005 pour poursuivre le développement du projet.
Source: PhysOrg
