Pas question de se réchauffer ! La NASA teste un nouveau réservoir cryogénique

Pour que les missions futures puissent rester efficaces sur le long terme, une nouvelle génération de réservoirs capables de conserver longtemps des carburants cryogéniques sera nécessaire.

Plus complexe qu'il n'y paraît

La plupart des étages de fusée, lorsqu'ils peuvent se rallumer une fois en orbite, ne fonctionnent que quelques heures. Pour aller au-delà, la solution actuelle consiste à utiliser d'autres moteurs plus petits avec des carburants stockables, mais ces derniers sont toxiques (comme l'hydrazine) ou nécessitent une chimie complexe... Là où de « simples » molécules d'hydrogène ou de méthane réagissent très bien avec de l'oxygène au sein des moteurs de fusée.

Cependant, conserver ces gaz sous forme liquide requiert bien des efforts : lorsqu'un réservoir chauffe, un processus d'évaporation s'enclenche et une partie du carburant ne peut plus être utilisée par le moteur. Pour contrer ces effets, les équipes de recherche du projet eCryo, du centre spatial Glenn (NASA), ont mis au point plusieurs technologies testées avec le réservoir SHIIVER, pour « Structural Heat Intercept, Insulation and Vibration Evaluation Rig », en chambre à vide.

La guerre du froid

Le réservoir SHIIVER (acronyme parlant puisque « to shiver» en anglais signifie frissonner), est un impressionnant matériel de quatre mètres de diamètre. Il inclut plusieurs couches de nouveaux matériaux isolants à faible épaisseur, un réseau de tubes qui utilisent la vapeur des gaz trop chauds pour garder le reste du réservoir à basse température, de nouveaux moyens d'analyse pour savoir à tout moment dans quel état est le carburant, et une jauge radio-fréquence RFMG capable d'estimer la quantité exacte de carburant liquide.

Les équipes NASA ont réalisé plusieurs campagnes de tests en 2019 et en janvier 2020 en plaçant SHIIVER au sein d'une chambre à vide et en le soumettant à différentes conditions de température. En orbite, sur Mars ou sur la Lune, l'exposition aux rayonnements solaires n'est pas la même...

Reste cool...

« SHIIVER est notre plus grand réservoir destiné aux tests cryotechniques, affirme Hans Hansen, manager du projet eCryo. Les tests en conditions de vide ont montré une réduction de 55 % de la température, comparée à celle d'un système non équipé. L'évaporation a varié en fonction de la quantité de carburant, mais globalement ce sont des résultats très positifs et nous avons bien réduit le phénomène ». L'équipe cherche à présent des opportunités pour tester ces nouveaux systèmes en orbite, avant qu'ils soient installés sur de futurs lanceurs américains pour des missions au long cours.

Source : NASA