En ce qui concerne la prochaine génération d'exploration spatiale, un certain nombre de technologies clés sont à l'étude. En plus des vaisseaux spatiaux et des lanceurs qui pourront envoyer des astronautes plus loin dans le système solaire, la NASA et d'autres agences spatiales étudient également de nouveaux moyens de propulsion. Par rapport aux fusées conventionnelles, l'objectif est de créer des systèmes offrant une poussée fiable tout en garantissant une efficacité énergétique.
À cette fin, la NASA s'est associée à Aerojet Rocketdyne, un fabricant californien de propulsion de fusées et de missiles, pour développer un propulseur à effet Hall à propulsion électrique solaire (SEP). Connue sous le nom de système de propulsion électrique avancé (AEPS), la société a récemment terminé avec succès un premier test d'intégration de systèmes sur ce propulseur, qui permettra des missions d'exploration dans l'espace lointain ainsi que des efforts spatiaux commerciaux.
Le test a eu lieu au Glenn Research Center de la NASA et s'est concentré sur l'unité d'alimentation en décharge (DSU) et l'unité de traitement de l'énergie (PPU), qui ont été combinées avec un propulseur de développement de la NASA, puis testées dans une chambre à vide thermique. Le test a prouvé que le système pouvait dissimuler efficacement l'énergie, transformant l'énergie solaire en poussée tout en produisant un minimum de chaleur perdue.
Comme Eileen Drake, PDG et président d'Aerojet Rocketdyne, l'a déclaré dans un récent communiqué de presse de l'entreprise:
«Notre unité d'alimentation en décharge AEPS a réalisé des performances exceptionnelles, ce qui a permis d'améliorer considérablement l'efficacité de la conversion pour les futures missions exigeantes. Ces résultats témoignent de la concentration et du dévouement de l’équipe d’Aerojet Rocketdyne à faire progresser l’état de l’art dans ce domaine technologique critique dans l’espace. »
Tout comme les propulseurs à effet Hall conventionnels, SEP s'appuie sur un champ électrique pour ioniser et accélérer un propulseur (dans la plupart des cas, un gaz noble comme le xénon). Dans le cas du SEP, l'électricité nécessaire est générée par des cellules photovoltaïques (aka. Panneaux solaires). Un avantage immédiat de ce type de système est qu'il peut offrir une poussée comparable à un système de propulsion chimique conventionnel, mais en utilisant un dixième du propulseur.
À l'aide d'un propulseur SEP de 10 kW et de 425 kg (937 lb) de propulseur au xénon, le Aube le vaisseau spatial a pu atteindre une vitesse maximale de 41 260 km / h (mph). Ce test le plus récent impliquait un système de 13 kilowatts, et Aerodyne prévoit de l'intensifier dans les années à venir. Par exemple, un système de propulseur SEP de 50 kW devrait être utilisé sur la plateforme-passerelle lunaire orbitale (LOP-G) proposée par la NASA - anciennement connue sous le nom de passerelle de l'espace profond.
Cette station spatiale, qui sera construite en orbite autour de la Lune, facilitera les futures missions à la surface lunaire, et servira de point de lancement pour les premières missions en équipage vers Mars, et plus profondément dans le système solaire. Comme Drake l'a indiqué:
«En restant à la pointe de la technologie de propulsion, nous nous sommes positionnés pour un rôle majeur non seulement dans le retour sur la Lune, mais aussi dans toute initiative future pour envoyer des gens sur Mars. L'AEPS est l'avant-garde de la prochaine génération d'exploration de l'espace lointain et nous sommes ravis d'être au mât. "
Avec ce dernier test terminé, l'équipe passera maintenant à la phase de finalisation et de vérification de la conception, qui sera suivie de l'examen critique de la conception (CDR) - où la conception du propulseur sera finalisée et approuvée pour la production. Si tout se passe comme prévu, la version 50 kW de ce système servira d'élément de puissance et de propulsion (EPI) sur la plate-forme lunaire orbitale-passerelle (LOP-G).
En plus de développer la technologie SEP de nouvelle génération pour la NASA, Aerodyne est également responsable des systèmes de propulsion qui alimentent la mission Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN), Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer (OSIRIS-REx ), et la sonde solaire Parker récemment lancée.
Dans le domaine commercial, Aerojet Rocketdyne est également responsable des propulseurs qui alimentent la United Launch Alliance (ULA) Atlas V fusée, le Centaure le lanceur de l’étage supérieur et le CCE SRM (Crew Capsule Escape Solid Rocket Motor) à bord du Blue Origin New Shephard capsule. La société développe également des propergols verts à toxicité réduite comme alternative au carburant hydrazine dans le cadre de la mission Green Propellant Infusion Mission (GPIM) de la NASA.
Et quand viendra le temps pour la NASA de renvoyer des astronautes sur la Lune et de mener son "Voyage vers Mars", les moteurs d'Aerojet Rocketdyne joueront un rôle clé. Il s'agit notamment des moteurs RS-25 et RL-10 pour le noyau et l'étage supérieur du système de lancement spatial (SLS) ainsi que du moteur de largage sur le vaisseau spatial Orion - un élément clé du système d'abandon du lancement d'Orion (LAS).
Parallèlement aux fusées réutilisables, aux avions spatiaux, aux fusées à une seule étape en orbite et à d'autres systèmes, Solar Electric Propulsion consiste à revigorer l'exploration spatiale tout en réduisant les coûts. Grâce à leur combinaison de poussée fiable et d'efficacité énergétique, les systèmes SEP permettront des missions plus petites, plus légères et moins coûteuses, ouvrant de nouvelles opportunités pour l'exploration spatiale.
