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La Nasa teste un propulseur spatial électrique sans combustible

Julien Bergounhoux

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La Nasa teste un propulseur spatial électrique sans combustible

Test d'un propulseur ionique par la Nasa.

© NASA

Des chercheurs de la Nasa viennent de publier des travaux sur un propulseur électrique dont le principe de fonctionnement semble contraire à la loi de la conservation de la quantité de mouvement. Ils auraient pourtant détecté une poussée lors de tests.

La division Eagleworks de la Nasa, basée au Centre spatial Johnson (Houston, Texas) et en charge de la R&D sur les systèmes de propulsions avancés, vient de publier des travaux validant la présence d'une poussée externe produite par un dispositif utilisant la résonance d'ondes électromagnétiques en vase clos. Cette publication représente le troisième test positif de ce système controversé, par trois groupes différents. Pourquoi controversé ? Car il obtient une propulsion uniquement à partir de l'énergie électrique, sans utiliser de combustible (contrairement aux propulseurs ioniques qui puisent dans un réservoir d'atomes, le plus souvent du xenon). Il viole ainsi à première vue la loi de la conservation de la quantité de mouvement établie par Newton.

Le premier à avoir émis l'idée d'une telle propulsion est Roger Shawyer, un ingénieur britannique qui a travaillé plus de vingt ans pour Airbus Defence and Space (ex-Astrium). En 2001, il a créé une entreprise appelée Satellite Propulsion Research (SPR), financée par le gouvernement du Royaume-Uni, pour effectuer des recherches sur un système qu'il a baptisé Emdrive (pour Electromagnetic Drive). Le principe est relativement simple : un récipient fermé de forme conique produit une poussée vers son extrêmité la plus large grâce à la résonance de micro-ondes à l'intérieur du cône. Seulement voilà, la mécanique classique implique a priori qu'un système fermé ne peut pas connaître une telle poussée.

Shawyer l'explique par le fait que la vitesse de groupe des micro-ondes est plus grande dans un sens que dans l'autre, et que la théorie de la relativité restreinte d'Einstein nécessite d'appliquer un cadre de référence spécifique aux éléments qui s'approchent de la vitesse de la lumière. Cela permet selon lui de considérer son système comme ouvert (et donc capable de produire une poussée) car les ondes et leur guide (le récipient) ont deux cadres de référence distincts.

Des résultats parlants, mais une absence de théorie

En 2003, Shawyer a construit un démonstrateur qui a produit une poussée de 16 millinewtons (mN). Une force réduite mais suffisante pour prouver la validité du concept. Cependant sa théorie continua d'être reçue avec beaucoup de scepticisme par la communauté scientifique. En 2009, une équipe de chercheurs chinois menée par Yang Juan, professeur en theorie de la propulsion et en ingénierie aéronautique et astronautique à l'Université Polytechnique du Nord-Ouest de Xi'an, a répliqué ce principe et créé un prototype développant une poussée de 720 mN. Ses travaux ont été publiés dans le journal scientifique Acta Physica Sinica en 2012.

Les recherches de Guido Fetta (qui a nommé son propre moteur le "Cannae Drive") au sein de la Nasa sont les dernières en date à démontrer ce phénomène (avec une poussée mesurée de 30 à 50 µN). Cependant les théories sur le processus à l'origine de cette poussée ne sont pas les mêmes suivant les groupes de recherche, et aucune n'est réellement satisfaisante. L'explication avancée par l'équipe de la Nasa repose sur l'interaction des micro-ondes avec "un plasma virtuel présent dans le vide quantique". Ce plasma virtuel fait référence à un phénomène quantique dans lequel des particules apparaîtraient un très court laps de temps dans le vide avant de disparaître à nouveau. Une hypothèse que les chercheurs n'ont pas étayée.

La propulsion électrique est, elle, bien réelle

Ces expériences dont les résultats sont à prendre avec de très larges pince(tte)s ne doivent cependant pas éclipser une vraie révolution dans le domaine de la propulsion spatiale : l'électrique.

Les technologies de propulsion ionique, qui sont pour leur part bel et bien réelles, sont en effet en train de changer la donne, avec les premiers contrats remportés par Boeing en 2013 portant sur la livraison de ses satellites géostationnaires de la gamme 702SP (trois au gouvernement américain, et quatre à Asia Broadcast Satellite et Satmex). Prévus pour un lancement en 2015, ils pèseront moins de 1 800 kg au lancement au lieu des 5 700 à 6 400 kg du 702MP, le véhicule équivalent utilisant un combustible chimique. Leur faible vitesse de propulsion fait qu'ils mettront six mois à atteindre leur orbite, mais la différence de poids permettra une économie au lancement de l'ordre de dizaines de millions de dollars.

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