Comment se rendre dans l'espace, plus durablement et pour moins cher? Deux équipes de scientifiques ont eu une idée similaire: construire une fusée avec un moteur qui respirerait l'air ambiant (sur un système d'aspiration-projection comme dans un moteur à réaction) pour atteindre l'orbite de la Terre.
Il deviendrait alors possible de se débarrasser de l'essentiel de l'oxygène à bord (qui produit l'explosion pressurisée faisant décoller une fusée en réagissant avec le propergol) et de son poids. Alléger une fusée signifie aussi réduire drastiquement son coût de fabrication et lui permettre de transporter davantage de cargaison.
Aaron Davis et Scott Stegman, de Mountain Aerospace Research Solutions, ont donc conçu Fenris. En forme de sablier, leur engin aspire passivement l'air d'un côté, le combine avec du kérosène et un gaz inflammable dans une chambre à combustion, puis crache des flammes de l'autre côté.
«Il s'agit littéralement d'un moteur de fusée avec des trous des deux côtés, souligne Stegman pour Wired. Ce n'est pas un modèle classique et c'est pourquoi nous avons été vraiment précautionneux lors du premier test.» Cette prudence leur a permis d'allumer avec succès le tout premier moteur de fusée qui respire de l'air (sans exploser!), en 2019.
Incertitudes
Elle a en revanche limité leurs résultats. D'après leur vidéo, les gaz d'échappement semblent loin d'atteindre l'efficacité attendue d'un moteur de fusée haute performance, censé lui permettre d'atteindre les 29.000 km/h nécessaires pour s'arracher à la gravité terrestre.
«Je suis sceptique à propos de l'ensemble de leur concept», note ainsi Dan Erwin, un professeur d'ingénierie aérospatiale à l'Université de Californie du Sud.
Son inquiétude principale: le nitrogène présent dans l'atmosphère. Consommé par le moteur, il diminuerait la température de combustion et réduirait la force de sa poussée. Pour fonctionner, Fenris devrait offrir une performance encore plus élevée.
«Le test s'est effectué à une vitesse nulle», observe Adonios Karpetis, professeur à l'Université A&M du Texas. «Que se passera-t-il lorsque Fenris deviendra supersonique et que l'air y entrera à grande vitesse?» Supposément, l'engin deviendrait bien moins efficace... s'il n'explose tout simplement pas.
D'autres chercheurs, ceux de Reaction Engines, travaillent à contrer ces appréhensions. Leur moteur, baptisé Sabre, conçu à la fois pour les avions de transport et les fusées spatiales, utiliserait d'abord sa capacité à respirer l'air pour atteindre une vitesse hypersonique dans la basse atmosphère.
Puis l'engin passerait en mode fusée et puiserait dans son stock de carburant pour créer une combustion classique une fois en orbite. Il refroidirait notamment l'air (qui atteint les 980°C à vitesse hypersonique) à l'entrée pour éviter de faire fondre les matériaux. Un prototype que l'entreprise compte tester dès l'année prochaine.
