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Impulse Space Inc. (El Segundo, Californie, Etats-Unis), une société fournissant des services de transport spatial pour le système solaire interne, a annoncé sa première mission orbitale, LEO Express-1, utilisant son premier véhicule de service orbital, Mira. Cette mission effectuera des services dans l'espace, notamment la livraison de charges utiles sur le dernier kilomètre de l'orbite, l'hébergement de charges utiles, des manœuvres à très basse altitude et une rentrée atmosphérique contrôlée.
LEO Express-1 a confirmé un espace sur la mission Transporter-9 de SpaceX, propulsée par sa fusée SpaceX Falcon 9, et Impulse Space s'est engagé à respecter le calendrier de lancement actuel, à savoir le quatrième trimestre 2023. Impulse affirme qu'elle sera l'une des premières entreprises à faire la démonstration de services de transport rapide dans l'espace grâce à la propulsion chimique à forte poussée.
"Notre équipe est ravie d'annoncer LEO Express-1 comme notre première mission et les implications qu'elle apporte à l'accès abordable à l'espace", déclare Tom Mueller, fondateur et CEO d'Impulse Space. "Actuellement, les opérateurs de petits satellites ayant des exigences d'orbite personnalisées doivent payer une prime ou compromettre la conception de leur engin spatial pour inclure une capacité de propulsion embarquée supplémentaire. Les missions LEO Express d'Impulse fourniront à l'industrie un service fiable, rapide et cohérent pour livrer avec précision des charges utiles sur des orbites personnalisées en orbite terrestre basse [LEO]."
La charge utile principale de LEO Express-1 n'a pas encore été dévoilée, mais de l'espace supplémentaire est disponible pour que des clients secondaires puissent se joindre à la mission.
Ginger Gardiner, rédactrice technique senior de CW, s'est entretenue avec Barry Matsumori, COO d'Impulse Space, au sujet des véhicules prévus par la société et de l'utilisation potentielle des composites renforcés de fibres de carbone.
CW : Aviation Week a qualifié vos véhicules de "remorqueurs spatiaux". Qu'est-ce que c'est et pourquoi les construire ?
Matsumori : Le terme "remorqueur spatial" implique une fonction très limitée ou singulière de transport d'un objet d'un point A à un point B dans l'espace. Nous préférons le véhicule de service orbital parce qu'il s'agit d'un objectif plus large, qui inclut le transport mais ne s'y limite pas. Si nous avons déjà un véhicule qui se déplace dans l'espace, alors il peut fournir de multiples services pendant qu'il y est.
CW : Pourquoi de tels véhicules seront-ils nécessaires ?
Matsumori : Je dirais que le besoin est déjà là. Par exemple, les satellites ont besoin d'aide si leur orbite décline en raison d'un dysfonctionnement du système de propulsion ou d'une autre anomalie. Le besoin d'un véhicule capable de ramener ce satellite sur une orbite fonctionnelle existe déjà. Au-delà de cela, il existe des services qui peuvent réellement étendre ce qui peut être fait dans l'espace. Par exemple, la notion traditionnelle est qu'un satellite est placé sur une orbite et reste sur cette orbite. Mais si un satellite peut déplacer son orbite afin de fournir la meilleure couverture possible pour ses capteurs ou ses communications dans une zone donnée, l'utilité de cet actif augmente tout à coup.
Et une fois que notre véhicule a fourni ce service, il peut ensuite assurer d'autres fonctions en attendant de fournir sa prochaine mission de service. Par exemple, il peut contribuer à la connaissance de la situation dans l'espace (SSA), c'est-à-dire observer ce qui se passe sur les orbites spatiales, notamment en ce qui concerne les débris orbitaux, afin de prévenir un événement de conjonction, c'est-à-dire le moment où un objet peut heurter un autre objet dans l'espace. La SSA est généralement réalisée depuis la Terre à l'aide d'une myriade de télescopes et de radars pour surveiller les objets dans l'espace, mais le type de véhicules multifonctionnels que nous lançons peut augmenter ces données.
CW : Ces véhicules doivent être lancés avec une charge utile ?
Matsumori : Ils sont lancés comme vous le feriez pour un satellite. Mais c'est un aspect intéressant qui est en train de changer en raison du volume d'affaires qui se passe dans l'espace, et cela ajoute au besoin de nos véhicules. Jusqu'à présent, le modèle consistait à partir de la Terre avec une fusée et à livrer une charge utile, généralement un satellite, sur une orbite donnée. Et dans le cas de SpaceX, ils sont capables de réutiliser le premier étage, mais le deuxième étage est jeté. Or, pour réduire le coût par kilogramme, il faut réutiliser le premier et le deuxième étage, et le moyen d'y parvenir est de faire en sorte que le deuxième étage s'arrête en LEO, car plus il monte, plus il est difficile de le ramener sur Terre. À partir de l'altitude LEO, les véhicules de transport peuvent récupérer les charges utiles et les distribuer sur l'orbite finale souhaitée, qui peut être plus élevée dans LEO, une orbite terrestre moyenne (MEO), une orbite terrestre géostationnaire (GEO) ou même vers la lune ou Mars.
CW : Quelles sont les dimensions et les facteurs de conception de ces véhicules, et utiliseront-ils des composites ?
Matsumori : La destination ou l'orbite finale déterminera la taille du véhicule. Si l'on effectue un transfert en orbite basse, un petit véhicule suffira, mais si l'on passe de l'orbite basse à une orbite géostationnaire quelconque, il faut un véhicule plus grand. Évidemment, si vous allez sur la Lune ou sur Mars, le véhicule devra être beaucoup plus grand. Ainsi, une famille de véhicules est nécessaire.
Les formes et la fraction de masse du véhicule - le rapport entre le poids de l'engin spatial et la quantité d'ergols qu'il transporte - seront conçues pour répondre aux différents besoins de la mission. Les composites permettent sans aucun doute d'obtenir une fraction de masse plus optimisée. Si vous utilisez des métaux, le véhicule a tendance à devenir plus lourd. Nous payons le fournisseur de services de lancement pour chaque kilogramme de masse lancé, ce qui nous incite à réduire le poids.
Tous les satellites et toutes les charges utiles sont conçus en fonction des charges à supporter pendant le lancement et de la nécessité de s'adapter au carénage de la charge utile du système de lancement. Notre objectif pour le petit véhicule est de pouvoir transporter une charge utile de 300 kilos sur n'importe quelle orbite en orbite basse. À l'autre bout du spectre, un très gros véhicule devrait pouvoir transporter 5 000 kilogrammes vers une orbite géostationnaire. Et cette taille de véhicule serait suffisamment grande pour occuper la totalité d'un lanceur Falcon 9.
CW : Le très gros véhicule serait une charge utile unique pour le Falcon 9 ?
Matsumori : Il s'agirait d'un véhicule unique avec la charge utile sur le dessus et qui remplirait la coiffe du Falcon 9. Pour vous donner un exemple.
CW : Alors, quelle serait la taille de votre petit véhicule ?
Matsumori : Eh bien, nous serons sur la neuvième mission de SpaceX Transporter, où SpaceX regroupe un certain nombre de missions en un seul lancement. Ce lanceur transporteur maintient les différentes charges utiles dans une colonne à l'intérieur du carénage de la charge utile et les libère sur l'orbite appropriée. Il peut y avoir jusqu'à 20 charges utiles à l'intérieur.
CW : Le rendu actuel d'un véhicule de service Impulse Space semble utiliser deux réservoirs en composite renforcé de fibres de carbone. Pouvez-vous nous parler de ces réservoirs ?
Matsumori : Oui, nous pourrions utiliser des réservoirs sans revêtement de type V ou des réservoirs en aluminium de type III recouverts de CFRP [polymère renforcé de fibres de carbone], en fonction des exigences de chaque véhicule. Linerless est l'objectif de tous, car il permet d'optimiser la fraction de masse en éliminant le poids du liner. Nous disposons d'un enrouleur de filaments de 4 mètres de long et nous produirons ces réservoirs en interne. Pour les petits véhicules, la taille du réservoir commencera à environ 0,5 mètre de long et 0,33 mètre de diamètre. Nous augmenterons la taille du réservoir au fur et à mesure que nous passerons aux véhicules moyens et plus grands.
CW : Et quel combustible cryogénique contiendront-ils ?
Matsumori : En fait, pour que ces véhicules puissent fournir un service sur appel ou fonctionner au ralenti entre les missions de service programmées, nous avons besoin de propergols stockables qui ne sont pas cryogéniques. Nous ne pouvons pas maintenir les liquides cryogéniques suffisamment froids pour les durées de stockage dont nous avons besoin, du moins pas avec la technologie actuelle. À la place, nous utiliserons l'oxyde nitreux comme oxydant - qui est non seulement abordable et stockable, mais aussi non toxique - et l'éthane, une variante chimique du propane, sera l'autre propergol. Nos réservoirs seront des récipients sous pression qui stockeront ces produits aux mêmes pressions que sur Terre. Ces propergols peuvent être stockés sous forme de gaz ou de liquide qui est ensuite chauffé et brûlé sous forme de gaz, mais ils ne sont pas cryogéniques.
CW : Quel type de taux de production prévoyez-vous ? Combien de véhicules et de réservoirs fabriquerez-vous par an ?
Matsumori : Nous pourrions certainement voir quelque chose comme 20 petits véhicules, 10 véhicules moyens et probablement 10 autres des plus gros véhicules par an dans 10 ans. (Chaque véhicule utilisera deux réservoirs - un pour l'oxydant et un pour le carburant). Nous prévoyons de réutiliser les véhicules, mais nous ne savons pas encore combien de cycles il y aura. Lorsque j'étais chez SpaceX, nous pensions qu'obtenir 10 cycles de réutilisation d'un premier étage serait vraiment bien, mais ils ont réussi à obtenir plus de 15 cycles de réutilisation. En ce qui nous concerne, nous devrons réutiliser un système de propulsion plusieurs fois et c'est un territoire assez nouveau. Nous ne savons pas encore combien de cycles nous pouvons obtenir d'eux. Au fur et à mesure que le commerce spatial augmentera, nous augmenterons le nombre de nos véhicules en service, il y aura donc des véhicules plus anciens et plus récents et nous remplacerons les anciens véhicules au fur et à mesure de leur usure.
CW : Au-delà des réservoirs, pensez-vous utiliser des composites dans la structure porteuse de ces véhicules ?
Matsumori : Les composites seront utilisés là où cela a du sens. Par exemple, l'utilisation de cadres de panneaux solaires en métal est assez lourde, c'est donc une bonne application pour les composites, ainsi que certains raccords et structures principales, tant que leur coût est compétitif par rapport aux métaux. Tout dépend de l'application et de la complexité de la structure. Et les composites sont maintenant en concurrence avec la fabrication additive métallique, car elle offre le seul moyen de vraiment optimiser les formes de ces structures. Cette même complexité peut certainement être réalisée avec des composites, mais si vous avez des détails vraiment fins, la fabrication additive métallique sera la meilleure option.
Cela soulève un point très important : Nous devons fournir le faible coût et la haute fiabilité requis pour ces véhicules. Par exemple, le système de propulsion que je viens de mentionner - utilisant de l'éthane et de l'oxyde nitreux - a déjà été réalisé. Nous essayons donc d'avoir le système le moins complexe, mais le plus efficace. Et tout comme SpaceX, pour que le marché se développe, nous devons fournir un service à faible coût. Plusieurs d'entre nous à Impulse Space viennent de SpaceX, et c'est le paradigme que nous suivons. Et cette croissance permet ensuite d'obtenir des volumes qui aident les entreprises comme la nôtre à réaliser des économies d'échelle. Ainsi, notre stratégie consiste en des conceptions fiables et à faible coût avec des volumes de production de véhicules qui permettent l'élasticité et la croissance du marché.
CW : Votre volume de production ne sera pas celui d'un avion de ligne à fuselage étroit, par exemple, mais il sera beaucoup plus élevé que les volumes historiques de véhicules spatiaux produits ?
Matsumori : Absolument. Ce n'est pas un volume que l'industrie spatiale a connu auparavant. Pouvons-nous passer à des milliers de véhicules ? Bien sûr. Mais je ne sais pas encore ce que fera le marché. Par exemple, des véhicules comme le Starship de SpaceX vont révolutionner l'espace pour une seule raison : le coût par kilogramme pour le lancement va tomber si bas qu'il sera possible de produire des matériaux dans l'espace. Ainsi, la fabrication et l'assemblage dans l'espace deviennent réalisables. Cela change simplement la façon dont l'espace peut être traité, non seulement pour servir la Terre, mais aussi pour servir le commerce spatial dans son propre intérêt.