Cette rutilante envolée sera peut-être un jour l'image d'un passé révolu. | NASA via Unsplash
Cette rutilante envolée sera peut-être un jour l'image d'un passé révolu. | NASA via Unsplash

Les moteurs à explosion rotative représentent l'avenir des fusées

Cette idée folle dormait depuis soixante ans, elle appartiendrait pourtant désormais au futur.

Vers la fin des années 1950, des ingénieurs en aéronautique se sont posé une question un peu folle: et si on faisait décoller des fusées grâce à des explosions se réalisant directement dans leur moteur, comme on sait le faire pour l'automobile notamment?

Lorsqu'il s'agit de ces incroyables machines, les ingénieur·es semblent toujours capables d'imaginer un moyen de repousser les limites de la physique. Après tout, une fusée s'envole déjà grâce à des explosions contrôlées: oxygène et carburant (RP-1, hydrogène ou méthane du côté de SpaceX) sont mélangés via un système très complexe de turbopompes, qui orchestre la poussée explosive permettant l'envolée du bolide vers l'espace.

Maintenant, imaginons que cette poussée ne vienne pas d'une impulsion contrôlée par tout un tas de tuyaux hautement pressurisés, mais qu'elle soit directement produite dans le moteur.

Non seulement la fusée pourrait être beaucoup plus légère (le poids est un paramètre primordial pour les rocket scientists), elle serait aussi beaucoup plus simple (donc moins propice à l'erreur) et moins chère (un avantage qui parle de lui-même).

Détonation rotative

Pour parvenir à ce résultat, un moteur à détonation rotative est nécessaire –mais la théorie est une idée tellement saugrenue qu'elle a été reléguée au second plan pendant plus de soixante ans.

En 2018, un programme des Forces de l'air américaines a remis le défi à l'ordre du jour. En avril de l'année suivante, l'Air Force et le chercheur Kareem Ahmed ont publié les résultats de premières expérimentations très prometteuses d'un moteur explosant depuis l'intérieur, en continu.

Pour faire simple, de l'hydrogène et de l'oxygène sont introduits dans une chambre à combustion. Un petit tube permet ensuite d'envoyer une onde de choc dans cette chambre et d'activer la détonation. Au fur et à mesure que l'onde avance dans la chambre, des dizaines de petits tubes injectent davantage d'hydrogène et d'oxygène. La hausse de la température et de la pression provoque alors la combustion des gaz –et d'une flamme qui sort d'un coup du moteur.

Une seule et courte explosion ne suffirait pas: c'est là qu'entre en scène la partie rotative. Ahmed et son équipe ont conçu une plaque avec des dizaines de petits trous qui agit comme une piste de course physique pour la détonation. Tant que l'onde rotative est alimentée par le mélange oxygène-hydrogène, elle tourne dans une boucle infinie et permet d'entretenir le phénomène d'explosion, jusqu'à épuisement des réserves de gaz en amont.

Le projet est encore à l'état de prototype: il reste notamment beaucoup de recherche à effectuer pour comprendre comment se comportent les détonations. Mais les résultats préliminaires sont tellement prometteurs que l'Air Force compte faire décoller sa première fusée avec un moteur à détonation rotative dès 2025.

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