HyPr Space, la start-up bordelaise qui veut repousser les limites de la propulsion spatiale
Les start-up françaises du spatial ne manquent pas d’inventivité. A Bordeaux, HyPr Space travaille sur un nouveau type de propulseur solide/liquide. Son objectif : lever les verrous technologiques de la propulsion hybride pour réduire les coûts d’accès à l’orbite.
Le spatial est devenu l'un des terrains de jeu privilégiés des start-up deeptech. Conception de cubsats, d’instruments embarqués, de propulseurs ou encore de micro-lanceurs… les projets innovants se bousculent et la concurrence est rude à l’échelle internationale. Dans cette course aux projets, la France fait valoir quelques atouts et de nombreuses pépites développent de prometteuses technologies.
C’est le cas de la jeune pousse bordelaise HyPr Space (Hybrid Propulsion for Space), créée en 2019 par l’ingénieur Arts et Métiers Alexandre Mangeot. Sa technologie ? Un moteur-fusée hybride liquide/solide qui pourrait réduire drastiquement les coûts d’accès à l’orbite.
Combiner le meilleur des deux mondes
Cette propulsion consiste à associer un comburant à l’état liquide (généralement de l’oxygène) à un carburant constitué d’un bloc de matière solide. Elle permet, en théorie, de combiner le meilleur des deux mondes : la flexibilité et l’efficacité de la propulsion bi-liquide dont la poussée peut être modulée, et la facilité de mise en œuvre et le faible coût des propergols solides.
En effet, ces derniers ont l’avantage de ne pas nécessiter d’équipements coûteux, comme des turbopompes, et n’ont pas besoin d’être cryogénisés. Ce sont également des carburants plus denses que ceux sous forme liquides, occupant ainsi moins de place dans le lanceur.
En revanche, les moteurs à propergols solides possèdent une impulsion spécifique beaucoup plus faible que la propulsion liquide, et ne peuvent pas être stoppés une fois allumés. Cette technologie est plus couramment utilisé dans des applications militaires, de type missile.
La propulsion hydride permet de pallier ces défauts. Elle est constituée de deux compartiments : un réservoir contenant le comburant à l’état liquide et une chambre de combustion comportant un bloc d’une matière/carburant, dans lequel est creusé un canal pour permettre l’évacuation des gaz. Une vanne relie les deux compartiments pour contrôler l’arrivée du comburant dans la chambre de combustion. A son contact, la matière s’enflamme le long de la paroi du canal et produit des gaz de combustion qui sont évacués par la tuyère. En contrôlant l’arrivée du comburant, il est ainsi possible de contrôler la propulsion, soit en la modulant, soit en l’arrêtant complétement.
Ce moteur, baptisé Lilly, a été le premier démonstrateur mis au point HyPr Space, qui lui a permis de déposer son 1er brevet.
Une technologie qui doit encore faire ses preuves
« La propulsion hybride n’est pas une technologie fondamentalement nouvelle, explique Alexandre Mangeot. Des travaux sur ces moteurs ont été menés à partir des années 1960. Mais il restait encore de nombreux verrous technologiques à lever pour atteindre les niveaux de performance requis par les lanceurs modernes et la technologie ne s’est pas généralisée. »
En effet, parmi les concepteurs de moteur-fusées en Europe, seule une société, l’Allemand HyImpulse, a choisi d’opter pour l’hybride. Elle utilise un mélange oxygène liquide / paraffine. HyPr Space a quant à elle choisi d’utiliser de l’oxygène associé à des polymères de type oléfines thermoplastiques. « Nous faisons des tests avec du polyéthylène et du polybutylène, précise Alexandre Mangeot. Le polybutylène est un peu plus délicat à mettre en œuvre car nous sommes obligés d’utiliser un agent durcissant toxique pour former le bloc de carburant. Mais pour le moment rien n’est tranché. »
De constructeur de micro-lanceurs à motoriste
La combustion hybride est particulièrement bien adaptée aux lanceurs de petites tailles, dont les projets fleurissent en ce moment dans le monde. La société HyImpulse a d’ailleurs choisi de se positionner en tant que fournisseur d’accès à l’espace pour petit satellites, en développant une offre de micro-lanceurs.
HyPr Space avait débuté en proposant une offre similaire, avant de se repositionner il y quelques mois, sur son cœur d’innovation : la propulsion. « Au départ nous nous affichions volontiers comme un concepteur de micro-lanceurs, explique Alexandre Mangeot, mais au vu de la concurrence internationale, qui est féroce, nous avons choisi de mettre en avant notre savoir-faire en tant que motoriste. » Le jeune chef d’entreprise déplore cependant le manque de soutien de la filière spatiale française pour faire émerger les projets de micro-lanceurs, alors que l’agence spatiale allemande (DLR) propose des enveloppes d’une dizaine de millions d’euros pour les projets les plus innovants.
Des vues sur les moteurs de grandes dimensions
Mais HyPr Space a plus d’un atout dans sa manche : sa technologie, en cours de dépôt de brevet, promet de résoudre un certain nombre de problèmes de la motorisation hybride lorsqu’elle est appliquée à grande échelle. Dans les grandes chambres de combustion, le combustible solide ne reçoit pas assez d'énergie de la flamme et ne se vaporise pas assez vite pour répondre aux exigences de poussée. En outre, les réactifs gazeux de la combustion ne se mélangent pas correctement, ce qui entraîne une combustion incomplète et un moteur inefficace. « Le rendement de propulsion était désastreux, soupire Alexandre Mangeot, mais nous avons mis au point une architecture de moteur spécifique afin d’améliorer les performances du moteur sans complexifier le système. »
La société testera à la fin du mois d’avril un démonstrateur à l’échelle 1/20ème de son moteur hybride, fonctionnant avec un mélange oxygène / polyéthylène. Ces essais auront lieu sur un terrain privé de la région bordelaise.
« Nous allons bientôt signer un contrat avec la direction générale de l’armement (DGA) pour la mise au point d’un petit moteur. Nous espérons que cela nous permettra d’utiliser leur terrain d’essai pour accélérer la mise au point de notre moteur pour lanceur. », envisage Alexandre Mangeot. Et de conclure : « Nous visons 2023 pour la commercialisation de notre premier propulseur. »
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