Des chercheurs de l'Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) et de l'Universidad Politécnica de Madrid ont conçu et breveté un nouveau système sans propulseur pour satellites qui permet de générer de l'énergie électrique et de la poussée à bord. Cette nouveauté, qui a conduit à deux brevets nationaux, a suscité l'intérêt de l'Agence spatiale européenne et de l'industrie spatiale.

Le système est basé sur ce que l'on appelle une attache à faible fonction de travail, un mince, Ruban d'aluminium de taille kilométrique de quelques centimètres de largeur avec des propriétés d'émission d'électrons améliorées lors de la réception de la lumière du soleil et de la chaleur. Le ruban, qui s'enroule en bobine lors du lancement, est déployé une fois en orbite.

Par électromagnétisme, l'attache peut générer de l'énergie passivement à mesure que l'altitude du satellite diminue. Inversement, s'il y a de la puissance disponible pour une utilisation à bord, l'attache peut être utilisée pour produire une force de poussée qui augmente l'altitude de l'orbite. L'inventeur Gonzalo Sánchez Arriaga, Ramón y Cajal chercheur au Département de Bioingénierie et Ingénierie Aérospatiale de l'UC3M, dit, « Il s'agit d'une technologie disruptive car elle permet de transformer l'énergie orbitale en énergie électrique et inversement sans utiliser aucun type de consommable.

« Contrairement aux technologies de propulsion actuelles, l'attache à faible travail n'a pas besoin de propulseur et utilise des ressources naturelles de l'environnement spatial telles que le champ géomagnétique, le plasma ionosphérique et le rayonnement solaire."

Les deux brevets "Système de génération d'énergie électrique en orbite au moyen de câbles à conducteurs flottants, " et "Système de propulsion en orbite par câbles conducteurs flottants, " sont basées sur un effet électrodynamique connu sous le nom de traînée de Lorentz.

La traînée de Lorentz peut être facilement observée en laissant tomber un aimant à l'intérieur d'un tube de cuivre. « Les câbles spatiaux font l'objet d'études depuis des décennies et ont volé dans plus de 20 missions spatiales. Notre contribution à cette technologie provient d'une conception étonnamment simple dans laquelle deux rubans en aluminium léger déployés à partir d'un satellite sans aucun émetteur d'électrons actif sont capables de fournir de l'énergie et /ou propulsion à un engin spatial. pour rendre les choses plus efficaces, nous avons pensé à exploiter l'effet photoélectrique des bandes exposées au soleil. Nous pensons qu'il s'agit d'une simplification extrêmement importante qui peut stimuler la technologie des attaches, " déclare l'autre auteur du brevet, Claudio Bombardelli, du groupe de recherche UPM Space Dynamic.

Applications possibles

Le système fournit de la puissance utile en orbite pendant que le satellite se désorbite, C'est, son altitude est diminuée jusqu'à la rentrée et la combustion dans l'atmosphère. Pour cette raison, la technologie est idéale pour éliminer les débris spatiaux. En outre, si le satellite a une alimentation à bord, l'attache peut fonctionner dans l'autre sens et générer une poussée pour augmenter l'altitude.

"Cela pourrait être une application intéressante pour la Station spatiale internationale (ISS), par exemple. De nos jours, une grande quantité de propergol doit être utilisée pour rebooster l'altitude de l'ISS pour compenser l'action de la traînée atmosphérique, » note Gonzalo Sánchez Arriaga. « Avec une attache à faible travail et l'énergie fournie par le panneau solaire de l'ISS, la traînée atmosphérique pourrait être compensée sans l'utilisation de propergol, " il ajoute.

En raison de sa simplicité, fonctionnement passif, et manque de consommables, les longes à faible travail représentent une technologie prometteuse pour la génération de puissance et de poussée dans l'espace, selon les chercheurs. Ils ont fourni des informations sur les attaches à faible travail à l'Agence spatiale européenne et sont en contact avec des experts aux États-Unis et au Japon. En outre, acteurs importants du secteur spatial, comme la société espagnole SENER, ont montré leur intérêt pour cette innovation.

Les prochaines étapes incluent l'extension des brevets à l'espace européen et le démarrage de la fabrication de prototypes à petite échelle. "Le plus grand défi est sa fabrication car le câble doit réunir des propriétés optiques et d'émission d'électrons très spécifiques, " dit Sánchez Arriaga." « Nous avons reçu très récemment une petite bourse de recherche du ministère de l'Économie, Industrie et compétitivité de l'Espagne pour étudier des matériaux prometteurs. Nous coordonnons également un consortium international et avons soumis une proposition de R&D FET-OPEN à la Commission européenne. Le projet FET-OPEN serait fondamental car il envisage la fabrication et la caractérisation de la première attache à faible travail et le développement d'un kit de désorbitation basé sur cette technologie à tester lors d'une future mission spatiale. Si financé, ce serait un tremplin vers l'avenir des câbles à faible fonction de travail dans l'espace, " conclut-il.