Un combustible de fusée plus propre, plus sécuritaire et toujours aussi débordant d'énergie
Publié par Adrien le 08/04/2019 à 08:00
Source: Université McGill
Selon un article de recherche publié dans Science Advances, il pourrait être possible de créer un combustible de fusée tout aussi efficace, mais beaucoup plus propre et sécuritaire que les hypergols habituellement utilisés aujourd'hui. Ces nouveaux combustibles reposent sur l'utilisation de "déclencheurs" chimiques qui libèrent l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) de l'un des nouveaux matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) les plus en vogue actuellement, une classe de solides poreux appelés réseaux de coordination organométallique (Un organométallique est un composé chimique comportant au moins une liaison carbone-métal. Il est néanmoins courant que l'on désigne sous ce terme l'ensemble des composés combinant un métal et un composé organique. Les...), ou MOF (metal-organic frameworks). Les MOF sont faits d'agrégats d'ions métalliques reliés entre eux par une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de...) organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) appelée ligand.

Les satellites (Satellite peut faire référence à :) et stations spatiales, qui restent en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) pendant très longtemps, dépendent des hypergols, des combustibles si réactifs qu'ils s'embrasent dès qu'ils se trouvent en présence d'un comburant (Un comburant est un corps chimique qui a pour propriété de permettre la combustion d'un combustible. Le principal comburant est le dioxygène.) autre que l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.), puisqu'il n'y en a pas en dehors de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) terrestre. Les hypergols les plus utilisés de nos jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du...) sont à base d'hydrazine, un composé chimique d'atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement...) d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2, constituant majoritaire de...) et d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) hautement toxique et dangereusement instable. Les combustibles à base d'hydrazine sont tellement cancérigènes que les gens qui l'utilisent pour leur travail doivent eux-mêmes revêtir un habit protecteur semblable à ceux que portent les astronautes. Malgré les précautions qui sont prises, environ 12 000 tonnes de combustibles à base d'hydrazine sont rejetées chaque année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) dans l'atmosphère par l'industrie aérospatiale (L'aérospatiale (nom commun féminin singulier) est une discipline scientifique qui rassemble les techniques de l'aéronautique (déplacement dans l'atmosphère, utilisant des avions ou des hélicoptère par...).

"Il s'agit d'une nouvelle approche, plus propre, de création de combustibles hautement inflammables, qui, bien qu'ils ne soient pas particulièrement plus sécuritaires que ceux que nous utilisons actuellement, ont un temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de réaction et de combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.) très court, une qualité essentielle des combustibles de fusée (Fusée peut faire référence à :)", explique Tomislav Frisčić, professeur au Département de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des...) de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) McGill et coauteur principal de l'article avec l'ancien chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les...) de McGill, Robin D. Rogers.

"Même si nous n'en sommes encore qu'aux premiers stades de travail en laboratoire avec ces matériaux, les résultats obtenus laissent penser que pourra mettre au point (Graphie) une classe de nouveaux hypergols plus propres et hautement configurables pour l'industrie aérospatiale", indique le premier auteur de l'article Hatem Titi, chercheur postdoctoral qui travaille au laboratoire de Tomislav Frisčić.

Ce dernier aimerait commercialiser cette nouvelle technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :). Pour ce faire, il travaille avec l'Université McGill et Acsynam, une société issue de l'essaimage de son propre laboratoire.


Ariane 5 au décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.). Crédit: ESA - S. Corvaja, 2009
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L'article "Hypergolic zeolitic imidazolate frameworks (ZIFs) as next-generation solid fuels: Unlocking the latent energetic behavior of ZIFs", de H.M. Titi et coll. a été publié dans Science Advances 10.1126/sciadv.aav9044.

Ce projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une...) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) a reçu le soutien de l'Air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est...) Force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf....) Office of Scientific Research, du programme des Chaires d'excellence en recherche du Canada, du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et de la Fondation canadienne pour l'innovation. Les calculs ont été effectués par Calcul Québec et Calcul Canada sur le superordinateur (Un superordinateur (ou supercalculateur) est un ordinateur conçu pour atteindre les plus hautes performances possibles avec les technologies connues lors de...) Mp2 de l'Université de Sherbrooke. L'exploitation de ce superordinateur a été financée par la Fondation canadienne pour l'innovation, le ministère de l'Économie, de la Science et de l'Innovation du Québec et le Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies.

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