Le premier propulseur entièrement électrique – l’IVO Quantum Drive – se dirige vers l’espace !

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L’un des aspects les plus passionnants de l’ère actuelle de l’exploration spatiale (Space Age 2.0) est la façon dont des idées séculaires sont enfin concrétisées. Certains exemples plus connus incluent les fusées récupérables et réutilisables, la récupération en mer, la récupération en vol, les fusées à un étage vers l’orbite (SSTO) et les systèmes de lancement cinétique. En outre, des efforts sont également déployés pour développer des systèmes de propulsion qui ne reposent pas sur des propulseurs conventionnels. Cette technologie offre de nombreux avantages, notamment une masse plus faible et une meilleure efficacité énergétique, ce qui entraîne finalement une baisse des coûts.

Le 10 juin 2023, un système de propulsion tout électrique pour satellites (l’IVO Quantum Drive) s’envolera pour la première fois dans l’espace. Cette nouvelle technologie est la création de la société IVO, Ltd., basée dans le Dakota du Nord, un développeur leader de technologies sans fil et capacitives. Le moteur sera lancé au sommet d’une fusée SpaceX Falcon 9 dans le cadre d’un covoiturage dédié (Transporter 8) hébergé par le partenaire commercial Rogue Space Systems. En attendant une démonstration réussie de la technologie, le Quantum Drive deviendra un élément régulier de la commercialisation de Low Earth Orbit (LEO).

Fondée en 2017 par Richard Mansell, Ken Mansell, Daniel Telehey et Matthew Silbernagel, IVO a été lancée avec pour vision de résoudre les principaux problèmes auxquels sont confrontées la technologie et l’innovation aujourd’hui. Ce n’est un secret pour personne que le monde traverse actuellement une transition majeure en termes d’énergie, de transport, de fabrication et d’infrastructures. Outre les progrès de l’informatique, de l’impression 3D et de l’intelligence artificielle, l’un des principaux moteurs de ces changements est le désir d’alternatives plus propres et plus durables.

Cela a conduit à des innovations telles que l’Internet et les appareils sans fil, les voitures électriques, les bornes de recharge pour véhicules électriques et les cellules solaires et éoliennes miniaturisées. Malheureusement, ces innovations reposent sur des batteries toxiques et des technologies de charge peu sûres. À cette fin, IVO a concentré ses efforts sur le développement de solutions de transmission d’énergie sans fil utilisant une technologie connue sous le nom de Capacitive Based Aerial Transmission (CBAT). Cette technologie flexible et évolutive permet aux fabricants de réduire la taille de leurs batteries jusqu’à 50 % et est en passe de bouleverser l’industrie de l’énergie verte.

En outre, la dernière décennie a vu une explosion du nombre d’entreprises spatiales commerciales, conduisant à des innovations telles que des fusées réutilisables et des microsatellites. Pour cette raison, l’espace est devenu beaucoup plus accessible, avec plus de nations, d’entreprises et d’institutions universitaires envoyant des charges utiles en orbite. Hélas, l’industrie spatiale dépend toujours de propulseurs qui sont toxiques (ou produisent des sous-produits toxiques) ou produisent d’énormes quantités de gaz à effet de serre. En utilisant des carburants à base de kérosène et de méthane, les lancements de fusées peuvent libérer jusqu’à 100 fois plus de CO2 dans l’atmosphère (par passager) qu’un vol longue distance.

En 2021, grâce à une combinaison de mathématiques et de données de tests empiriques, Mansell s’est rendu compte que la poussée électrique pure est viable pour les engins spatiaux. Ces efforts ont abouti à l’IVO Quantum Drive, le premier système de propulsion entièrement électrique commercialement viable au monde. La technologie offre de multiples avantages par rapport aux propulseurs conventionnels, dont le plus notable est une efficacité extrême. Un seul Quantum Drive peut atteindre jusqu’à 52 millinewtons (mN) de poussée à partir d’un seul watt d’électricité fourni via une combinaison de stockage d’énergie embarqué et d’énergie solaire.

Il s’agit d’une amélioration considérable par rapport aux propulseurs à effet Hall (moteurs ioniques), qui peuvent atteindre 25 à 250 mN de poussée, ont une efficacité énergétique inférieure (65 à 80 %) et nécessitent plus de puissance – 1 à 7 kilowatts (kW). De plus, la conception modulaire du Quantum Drive permet d’empiler plusieurs unités (et sur plusieurs axes) pour obtenir une plus grande poussée et répondre aux besoins de chaque vaisseau spatial. En plus de cela, un propulseur à effet Hall typique pèsera plus de 200 kg (440 lb), tandis qu’une seule unité Quantum Drive externe et interne ne pèse que 186,6 grammes et 103,5 grammes (6,6 et 3,65 oz), respectivement.

Une fusée SpaceX Falcon 9 lancera IVO Quantum Drive avec un Rogue Space Systems “Orbot” cet été. Crédits : NASA/Joel Kowsky

En tant que co-fondateur Telehey, maintenant directeur de l’exploitation d’IVO Ltd., a déclaré à Universe Today par e-mail :

“L’IVO Quantum Drive est vraiment une rupture totale avec les limites actuelles de la propulsion spatiale moderne. C’est le premier appareil de propulsion purement électrique, c’est-à-dire qu’il ne nécessite que de l’électricité pour fonctionner. L’époque des systèmes de carburant complexes qui nécessitaient des solutions de carburant spéciales pour propulser le vaisseau spatial est révolue. Tant que nous avons de l’électricité, nous avons de la poussée, c’est pourquoi le Delta-V illimité est possible pour la toute première fois. En raison de sa nature autonome, il s’agit du premier dispositif de propulsion qui peut être complètement interne à un vaisseau spatial.

Le propulseur autonome peut également être monté dans n’importe quelle orientation, offrant jusqu’à 6 degrés de liberté. L’élimination du besoin de propulseurs élimine également le besoin de réservoirs de stockage volumineux et lourds, réduisant la masse globale d’un vaisseau spatial et augmentant sa capacité de charge utile. Enfin et surtout, un système de propulsion qui ne nécessite pas de propulseur supprime le besoin de ravitaillement ou de désorbitation du satellite en raison des limitations de carburant. Selon Telehey, ces avantages “entraîneront le changement le plus spectaculaire en termes de réduction des coûts que l’industrie spatiale ait jamais connu”.

Déjà, IVO Ltd. a travaillé avec E-Labs (une installation de test et d’évaluation basée en Virginie) pour valider le Quantum Drive dans un environnement spatial simulé. Comme Mansell l’a décrit:

«Le Quantum Drive a été testé et la poussée a été mesurée dans des chambres à vide poussé (jusqu’à 4 × 10-6 Torr) dans plusieurs configurations pour éliminer les forces d’artefacts possibles telles que les forces électromagnétiques, électrostatiques, Lorentz, Corona, le vent ionique, etc. Contrôle Des lecteurs ont également été produits pour fournir des mesures de base. Toutes les configurations de test ont été évaluées par des tiers. Tous les entraînements quantiques ont montré une poussée cohérente avec les calculs d’inertie quantifiés prévus. Control Drives a confirmé que les mesures de poussée ne correspondaient à aucune autre force connue.

Pour tester leur système de propulsion dans l’espace, IVO Ltd. s’est associé au développeur de robotique orbitale Rogue Space Systems. Rogue conçoit la première génération de robots orbitaux (connus sous le nom d’OrbotsMT) pour faciliter la présence croissante de l’humanité dans l’espace. La famille Orbot se compose actuellement du Laura Orbot, conçu pour inspecter, surveiller et observer, et du Fred, conçu pour déplacer des satellites et d’autres actifs vers et depuis différentes orbites. Un troisième vaisseau spatial est prévu, dont les détails doivent être annoncés plus tard cette année.

Vue d’artiste du Rogue Laura Orbot en orbite terrestre basse. Crédit : Rogue Space Systems

Les trois engins spatiaux sont pris en charge par un système d’exploitation qui intègre l’apprentissage automatique et une capacité autonome – la plate-forme d’observation sensorielle activée par l’IA (AESOP). Ce système permet aux Orbots de fonctionner de manière autonome, en compensant les retards de communication et les périodes où le vaisseau spatial n’est pas visible pour les stations de contrôle au sol. Il permet également d’éviter les collisions et de suivre la proximité, permettant à l’Orbot de se positionner automatiquement près d’un satellite cible et de déterminer comment l’entretenir correctement.

“Notre partenariat avec Rogue Space Systems découle de notre passion commune pour l’innovation et d’un objectif ultime d’expansion des capacités humaines”, a déclaré Telehey. “L’humanité regarde les étoiles depuis des milliers d’années avec émerveillement et curiosité. Maintenant, pour la première fois dans l’histoire de l’humanité, nous avons la capacité d’atteindre et de toucher ces lieux lointains. Nos organisations prennent cela au sérieux et, ensemble, IVO et Rogue ont l’intention de marquer l’histoire.

Sur la base des niveaux de croissance actuels, le secteur spatial commercial devrait atteindre une valeur totale de 1,4 billion de dollars d’ici 2030. Dans le même ordre d’idées, le secteur de l’énergie verte devrait également atteindre 1,4 billion de dollars avant la fin de la décennie. Ces développements parallèles illustrent le potentiel des entreprises dans l’espace, où l’accessibilité augmente et où la demande d’alternatives plus propres, plus sûres et plus efficaces est élevée. Avec la démonstration réussie du Quantum Drive, les opportunités de croissance augmenteront de façon exponentielle.

Le lancement est prévu pour le 10 juin et sera diffusé en direct via le flux Youtube de SpaceX. Vous pouvez également regarder le compte à rebours et suivre le lancement via le site Web d’IVO Ltd.

Lectures complémentaires : IVO Ltd., Systèmes spatiaux voyous

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