L’iode pourrait révolutionner l'industrie spatiale

Pour la première fois, un satellite a été propulsé avec succès grâce à l’iode. Ce dernier a offert de meilleurs résultats que le xénon, traditionnellement utilisé par ces dispositifs, soulignant son utilité potentielle pour les futures missions spatiales.

Une alternative souhaitable au xénon

Les engins spatiaux utilisent des systèmes de propulsion pour se déplacer dans l’espace, qui les aident notamment à changer d’orbite ou à éviter les collisions. Un élément clé des systèmes de propulsion est le propergol, une substance expulsée de l’engin spatial pour le faire avancer. Actuellement, le xénon est le principal agent propulsif utilisé dans les systèmes de propulsion électrique, mais s’avère rare et coûteux à produire. En tant que gaz, celui-ci doit également être stocké à très haute pression, ce qui nécessite un équipement avancé.

Possédant une masse atomique similaire à celle du xénon, l’iode se révèle plus abondant et beaucoup moins cher. Il peut également être stocké sous forme de solide non pressurisé, ce qui pourrait simplifier la conception des satellites. Dmytro Rafalskyi et ses collègues de ThrustMe, une entreprise de technologie spatiale basée en France, ont mis au point un moteur électrique l’exploitant.

Présenté dans la revue Nature, le système de propulsion commence par chauffer un bloc solide d’iode, le transformant en gaz. Ce dernier est bombardé d’électrons à grande vitesse, ce qui le transforme en un plasma d’ions d’iode et d’électrons libres. Le matériel chargé négativement accélère alors les ions d’iode chargés positivement du plasma vers l’échappement du système et propulse l’engin spatial vers l’avant.

Performance of spacecraft using electric propulsion systems may be enhanced by using iodine, rather than the more-expensive and difficult-to-store xenon. The findings, published in @Nature, demonstrate advantages of using iodine as alternative propellant: https://t.co/8cEPo6fbda pic.twitter.com/0j4CVbcVFc
— Springer Nature (@SpringerNature) November 19, 2021

L’équipe a testé ce système de propulsion dans l’espace sur un petit satellite CubeSat de 20 kilos. Celui-ci a été lancé à bord d’une fusée le 6 novembre 2020 et placé en orbite à une altitude de 480 kilomètres. L’équipe a fait fonctionner le système avec succès à 11 reprises, dans une série de petites manœuvres s’étant achevée le 28 février 2021. Le moteur à iode s’est révélé légèrement plus performant (il présentait une efficacité énergétique globale plus élevée) que les systèmes au xénon, démontrant sa viabilité en tant qu’agent propulseur.

Vers une exploration spatiale durable

« Si nous voulons une exploration spatiale durable, où nous ne créons pas autant de déchets spatiaux qu’aujourd’hui, nous devons installer des systèmes de propulsion sur tous les satellites, même les plus petits », explique Rafalskyi. « Permettre à un satellite de revenir sur Terre au lieu de rester en orbite à la fin de sa vie est crucial, et il semble que l’iode soit l’un des moyens d’atteindre cet objectif. »

Certaines difficultés doivent encore être surmontées. L’iode réagissant avec la plupart des métaux, l’équipe a dû utiliser des céramiques et des polymères pour protéger certaines parties du système de propulsion. En outre, sa forme solide met environ 10 minutes à se transformer en plasma, ce qui ne permet pas de disposer d’un agent propulsif assez rapidement pour effectuer des manœuvres d’urgence afin d’éviter une collision en orbite.

Par Yann Contegat, le 23 novembre 2021