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Chemical-µPropulsion for an Efficient and Accurate Control of Satellites for Space Exploration

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Propulser les microsatellites

Sans cesse on explore de nouvelles idées pour aider les microsatellites à remplir des missions de même nature que des vaisseaux plus gros. Des scientifiques financés par l'UE ont travaillé à un système expérimental de propulsion tenant compte des contraintes de masse et de puissance.

Technologies industrielles

Pour constituer des essaims de microsatellites, il faut disposer d'une large plage de manœuvre comme un positionnement précis et le maintien de l'orientation. À défaut, le satellite risque de quitter son orbite et de voir ses antennes ne plus pointer vers la Terre. Les fusées classiques et leurs versions pour satellites utilisent une propulsion chimique avec un propergol solide. Il est tentant de miniaturiser cette technique de propulsion largement éprouvée. Cependant, le projet PRECISE (Chemical-µpropulsion for an efficient and accurate control of satellites for space exploration), financé par l'UE, s'est intéressé à un système de propulsion mieux adapté aux microsatellites. Ce système expérimental s'inspire des systèmes micro-électromécaniques (MEMS), et implique de fabriquer de très petits composants, avec des détails à l'échelle du micromètre. Par leur taille et leur poids réduits, ces composants sont parfaits pour fabriquer des systèmes de propulsion destinés aux microsatellites. Les partenaires du projet PRECISE ont fabriqué de tels composants sous forme de puce en silicium, tout comme celles qui équipent les ordinateurs et autres équipements électroniques. Associés, ces composants permettent d'intégrer des filtres, chauffages, contrôleurs de flux thermique et soupapes de sécurité dans des unités compactes de la taille d'une pièce d'un cent. Le système de micro-propulsion fonctionne en chauffant de la paraffine dans une cavité fermée, ce qui augmente son volume. Elle est ensuite expulsée par des buses. Ces cavités ont été ménagées à l'interface entre les puces, afin de définir diverses formes de micro-catalyseurs pour décomposer l'hydrazine et donner la poussée résultante. Enfin, plusieurs de ces puces ont été empilées. Les micro-systèmes de propulsion chimique (µCPS) disposent de capteurs et contrôlent la propulsion en ajustant la puissance des systèmes de chauffage dans la puce du bas. Ils produisent une poussée de quelques microNewton à plusieurs milliNewton. D'ici à la fin du projet PRECISE, un prototype de µCPS a été assemblé. Il a aussi été testé de manière approfondie dans une enceinte à vide du Deutsche Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt (DLR). Les résultats des tests suggèrent qu'il faut poursuivre le développement du µCPS expérimental. Néanmoins, par leur souplesse et leur compacité, les MEMS sont prometteurs pour de futurs systèmes de propulsion. Les chercheurs ont déjà détaillé le concept d'une propulsion qui répond aux exigences des vaisseaux Solar Sail and InspectorSat.

Mots‑clés

Microsatellite, facilité de manœuvre, exploration spatiale, système micro-électromécanique, puce en silicium, prototype

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