Quel carburant est utilisé dans l’espace ?
Réponses
Ça dépend. De quelle puissance avez-vous besoin ? Voulez-vous de la puissance ou de l'efficacité?
Faible puissance, faible efficacité : azote pur. Ceci est utilisé pour de petites manœuvres, comme par exemple amarrer deux fusées ensemble.
Faible consommation, haute efficacité : élément nucléaire et tout combustible liquide OU gaz Xeon et électricité. Ceux-ci dureront longtemps mais ne produiront pas beaucoup de poussée, voire pratiquement aucune. Ces moteurs ne sont jamais utilisés dans des atmosphères. Ceux-ci sont utilisés pour des missions longue distance, ex. une mission vers Pluton, mais aujourd'hui, ne sont pas vraiment utilisés.
Haute puissance, faible rendement : Combustible liquide et comburant. Ceux-ci sont utilisés lorsque la fusée doit s’échapper d’une atmosphère ou pour des missions à court terme dans l’espace. Retirez le comburant et vous obtenez un moteur à réaction ! Certains jets utilisent un comburant lorsque l’atmosphère est trop mince pour laisser le carburant brûler.
Haute puissance, haute efficacité : malheureusement, cela n’existe pas vraiment. Si vous voulez une puissance et une efficacité élevées, cela ne fonctionne tout simplement pas. Vous devez échanger l’un contre l’autre. Espérons qu’à l’avenir, nous obtiendrons un carburant aussi agréable !
Remarque : Le carburant liquide fait référence à l’hydrogène, au kérosène ou à d’autres carburants pour fusées. Un comburant est presque toujours de l’oxygène gazeux.
Voici un joli graphique !
Isp est l'efficacité et le rapport poussée/poids est la poussée.
N’importe quel carburant peut être utilisé dans l’espace. Le problème est le manque d'oxygène. Cela nécessite que les vaisseaux spatiaux transportent avec eux leur propre oxygène. Les carburants utilisés dans l’espace sont cependant sélectionnés selon divers critères en fonction de l’utilisation spécifique du carburant. L’une des principales considérations est le poids. Vous voulez un carburant qui fournit une grande quantité d’énergie pour un faible poids. Un autre facteur est l’impulsion spécifique. Il s’agit essentiellement de l’efficacité, de la quantité de changement de vitesse (appelée delta V) qui peut être obtenue en utilisant une certaine quantité de carburant. Ensuite, il y a le stockage. Le carburant ne doit-il être stocké que pendant une courte période pour que la fusée puisse décoller dans l'espace, ou doit-il être stocké tout au long de la mission ? Ensuite, il y a le moteur lui-même, voulez-vous un moteur complexe mais efficace qui n'est destiné qu'à durer peu de temps, ou quelque chose de brut mais fiable qui fonctionnera du premier coup à chaque fois ?
Dans cette optique, il existe deux carburants couramment utilisés dans l’espace. Le premier est l’hydrogène liquide. Cela répond aux critères d’être léger et d’avoir une bonne impulsion spécifique. Il a besoin d’oxygène liquide pour brûler. C’est le combustible le plus courant pour les étages supérieurs, ceux utilisés principalement ou entièrement dans l’espace.
La seconde est l'hydrazine. C’est ce qu’on appelle un carburant hypergolique, il va brûler au contact d’un comburant, et bien d’autres choses. L'oxydant habituel est le tétroxyde d'azote. Cela répond aux critères de facilité de stockage (contrairement aux carburants cryogéniques, il n'a pas besoin d'être conservé au frais et ne s'évapore pas), et de moteurs simples et fiables (pas d'allumage, il suffit de les mélanger et ils brûlent). Il est utilisé pour les manœuvres, ainsi que pour le moteur principal des engins qui doivent entrer en orbite ou atterrir sur d'autres planètes (le module de service Apollo et le module lunaire par exemple).
L’autre carburant liquide courant pour les fusées est le RP1, qui est du kérosène raffiné. Ceci est couramment utilisé lors des premières étapes. Il s'agit d'une densité d'énergie très élevée, idéale lorsque vous avez besoin de beaucoup de poussée mais que l'efficacité n'est pas si importante. Les moteurs RP1 sont cependant destinés au vol atmosphérique et non à une utilisation dans l’espace.
Il existe également des combustibles solides qui peuvent être utilisés dans l'espace. Ceux-ci sont comme l'hydrazine en termes de simplicité et de fiabilité, mais ne peuvent être tirés qu'une seule fois et ne peuvent pas être contrôlés une fois tirés jusqu'à ce qu'ils soient à court de carburant. Ils sont utilisés dans les cas où une seule poussée est nécessaire (bien qu'ils puissent être regroupés pour fournir plusieurs tirs), et la fiabilité et la simplicité sont plus importantes que la précision. Les utilisations les plus courantes seront la séparation des étages ou des satellites des lanceurs, la propulsation des satellites vers des orbites plus élevées (certaines fusées utilisent des moteurs solides pour l'étage supérieur) et la désorbite.