Les propulseurs électriques développés par la NASA permettent aux satellites commerciaux de maintenir leur orbite et de prolonger la durée de vie de leur mission

Le vaisseau spatial Dawn de la NASA a utilisé un propulseur ionique à haut rendement pour visiter Cérès et Vesta dans la ceinture d’astéroïdes. Cette méthode de propulsion électrique est actuellement fabriquée pour les petits satellites par Orbion Space Technology. (Image :NASA)

Tout comme les produits d'épicerie, les satellites ont une durée de conservation.

En orbite terrestre basse, les satellites sont soumis à une infime quantité de traînée atmosphérique qui, au fil du temps, les fait ralentir et dégrader leur orbite. Les propulseurs sont utilisés pour accélérer les orbites afin que les satellites puissent rester dans l'espace. Mais lorsqu'ils manquent de carburant, la traînée s'accumule et le satellite finira par rentrer dans l'atmosphère.

Bien que nécessaires pour garantir que ces satellites restent opérationnels pendant des années, la plupart de ces propulseurs utilisent des propulseurs chimiques, qui sont lourds et nécessitent beaucoup d'espace de stockage. Mais une entreprise de la péninsule supérieure du Michigan cherche à résoudre ce problème à l'aide d'une technologie que la NASA a perfectionnée.

Les propulseurs Aurora d’Orbion sont petits et efficaces mais suffisamment puissants pour maintenir les orbites de petits satellites pendant plusieurs années. (Image : Orbion Space Technology Inc.)

Orbion Space Technology de Houghton, Michigan, a été fondée en 2016 par Brad King et Jason Sommerville, qui avaient tous deux une expérience préalable de travail sur des projets de la NASA ou financés par celle-ci. Les deux hommes ont vu un marché pour les moyens de faire en sorte que les satellites durent plus longtemps en orbite ou transportent plus de charge utile que de carburant. Relever ce défi nécessitait un propulseur qui ne nécessite pas beaucoup de carburant.

Les propulseurs à effet Hall, un type de technologie de propulseur ionique, utilisent l'électricité plutôt que des réactions chimiques pour propulser les engins spatiaux. Les propulseurs à effet Hall utilisent la charge d'un champ électrique pour accélérer un propulseur gazeux, le plus souvent un gaz rare comme le xénon. La NASA a utilisé des propulseurs ioniques pour une poignée de missions interplanétaires, telles que le vaisseau spatial Dawn qui a visité Cérès et la mission Double Asteroid Redirection Test (DART) pour impacter un astéroïde.

Les fondateurs d'Orbion ont vu la technologie passer d'un concept expérimental à une utilisation régulière dans des missions autour du système solaire, mais pour que l'entreprise puisse rendre ces propulseurs viables pour les opérateurs de satellites, ils ont dû se tourner vers des experts.

Ce propulseur à effet Hall, présenté en cours de test au Glenn Research Center, transforme l'électricité et le gaz inerte en force capable de propulser un vaisseau spatial. Orbion Space Technology a été fondée pour apporter la haute efficacité de ces propulseurs aux petits satellites commerciaux, et la société a sollicité l’aide du centre pour faire de cela une réalité. (Image :NASA)

Le Glenn Research Center de la NASA à Cleveland a joué un rôle approfondi dans le développement de propulseurs ioniques pour les missions scientifiques de l'agence, en concevant et en évaluant les propulseurs pour les missions Dawn et DART, ainsi qu'en travaillant à l'amélioration de la technologie en général.

Orbion a conclu un accord d'utilisation des données avec Glenn pour recevoir des informations détaillées sur le développement de ces moteurs, ainsi qu'une licence d'évaluation non exclusive. L'une des raisons pour lesquelles Orbion s'est tourné vers la NASA était les progrès de l'agence dans la recherche de matériaux pour les propulseurs ioniques ainsi que le chauffage cathodique développé par Glenn, qui améliore l'efficacité électrique et la durée de vie.

"Nous avons commencé par discuter des appareils de chauffage, mais il y a eu d'autres discussions portant sur d'autres aspects qu'ils peuvent utiliser", a déclaré Timothy Verhey, scientifique en aérospatiale à la branche des systèmes de propulsion électrique de Glenn. "À bien des égards, nous devenons des gardiens de connaissances pour de nombreuses entreprises."

Au cours de l’accord, l’équipe d’Orbion a eu de nombreuses interactions avec les chercheurs de Glenn. Cela comprenait à la fois une assistance technique directe et quelques visites sur le terrain au centre.

« Nous avons été invités sur place pour les voir construire des composants complexes et prendre quelques notes sur la façon dont ils configuraient leurs systèmes », a déclaré Jason Makela, vice-président de l'ingénierie chez Orbion. "Nous pouvons également décrocher le téléphone et appeler quelqu'un sur place, et il se déchaînera."

Le résultat final est que les propulseurs d’Orbion, commercialisés sous le nom d’Aurora, sont tout aussi performants que ceux construits par la NASA pour les missions dans l’espace lointain, avec un delta-v très élevé et une impulsion spécifique, des mesures de l’effort nécessaire pour changer de vitesse, ainsi que l’efficacité de la poussée. Le produit d'Orbion est également hautement configurable, garantissant qu'il peut être adapté à tout ce dont un satellite a besoin pour rester en orbite.

Orbion a vendu plusieurs propulseurs Aurora, tant au gouvernement qu'à des entreprises du secteur privé. Récemment, la société a conclu un contrat avec un grand opérateur de satellites commerciaux pour fournir des propulseurs ioniques à sa nouvelle constellation de vaisseaux spatiaux d'observation de la Terre. Makela a déclaré que sans la richesse de l'expérience de la NASA mise à profit à la fois à l'intérieur et à l'extérieur de l'entreprise, Orbion n'aurait pas pu arriver là où elle est aujourd'hui.

"C'est formidable d'être par mon prénom avec ces experts en la matière", a déclaré Makela. "Ici, nous avons vraiment pu nous tenir sur les épaules de géants."

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