Des stations de ravitaillement en carburant dans l'espace

Une équipe dirigée par Jeffrey Hoffman, professeur au département de l'aéronautique et de l'astronautique au Massachusetts Institute of Technology propose de fabriquer une zone de stockage de carburant dans l'espace au profit des futures missions lunaires. Ce dépôt serait alimenté par les réserves de secours non utilisées, transportées par les vaisseaux spatiaux à leur retour de la lune.

Les scientifiques ont déjà proposé différentes possibilités pour le ravitaillement dans l'espace, telles que la construction d'une usine de fabrication sur la Lune ou l'envoi de fusées citernes pour remplir des dépôts flottants dans l'espace. Mais aucune de ces idées n'ont abouti à cause des coûts trop élevés, nécessitant de lourds investissements sur le long terme.

L'équipe du MIT a mis au point deux modèles de dépôts rentables qui ne nécessitent pas un engagement sur le long terme. Les deux modèles profitent du fait que chaque mission lunaire contient une quantité de carburant qui est destiné à être utilisée seulement en cas d'urgence. Dans la plupart des cas ce carburant de secours n'est pas utilisé et est brûlé lorsque le vaisseau rentre dans l'atmosphère terrestre.

Au lieu de cela, l'équipe du MIT propose d'utiliser cette réserve pour alimenter les futurs engins spatiaux. Par exemple lorsque une mission revient vers la Terre, elle peut déposer le réservoir de secours de propergol dans un dépôt avant de rentrer. La mission suivante peut reprendre ce réservoir de carburant sur le chemin vers la Lune pour sa propre alimentation d'urgence, et si elle ne l'utilise pas le remet dans le dépôt pour la prochaine mission.

Un dépôt peut aussi accumuler les réserves de secours de multiples missions, au fil du temps, le dépôt pourrait contenir une grande quantité de carburant. Cela pourrait ainsi alléger la charge de carburant pour certaines missions et augmenter ainsi la charge utile, le vaisseau complétant son plein au dépôt spatial.

Les chercheurs ont dressé deux conceptions de dépôt pour améliorer l'efficacité du scénario de base. Dans les deux modèles, les dépôts seraient stationnés aux points de Lagrange, régions dans l'espace entre la Terre, la Lune, et le Soleil, qui maintiennent l'équilibre gravitationnel. L'objet à ces points reste en place, en gardant la même position relative par rapport à la Terre et la Lune.

Le transfert de carburant entre le dépôt et un vaisseau spatial doit être le plus simple, soit on utilise un bras robotisé qui enlève ou met en place un réservoir plein de carburant, soit on réalise un système de pompage comme pour une station de carburant classique. Ce dernier système est un peu plus compliqué, le liquide tend à flotter dans un environnement sans gravité, mais, c'est réalisable. "Dans la construction de la Station spatiale internationale, chaque fois qu'un nouveau module a été ajouté, nous avons eu à brancher de nouvelles connexions pour les fluides", explique M. Hoffman.

Les principaux inconvénients pour les deux conceptions de dépôt sont l'entretien, garder les dépôts dans le point de Lagrange, et prévenir un phénomène, appelé "Boil-off". Ce phénomène est marqué par petite quantité de gaz liquéfié qui s'évapore d'un réservoir pendant le stockage, le refroidissement du réservoir et le maintien constant de la pression dans le réservoir permet de maintenir le gaz à son point d'ébullition. Si les scientifiques peuvent trouver des moyens de contourner ces difficultés, , les stations de carburant dans l'espace pourraient être un moyen efficace de ravitailler les grandes explorations lunaires informe M. Hoffman.

Jeffrey Hoffman et ses élèves - Koki Ho, Katherine Gerhard, Austin Nicholas, et Alexander Buck - décrivent l'architecture de leur "dépôt spatial" dans la revue Acta Astronautica.