L’auto-cannibalisme serait une pratique d’avenir dans le New Space, ce qui motivé la création d’Alpha Impulsion fin 2022. Cette deeptech projette de concevoir et fabriquer un système de propulsion hybride autophage qui, pour voler jusqu’en orbite terrestre, se nourrit d’un carburant solide très particulier : le corps lui-même de la fusée.
La bougie est l’analogie choisie par le président d’Alpha Impulsion, Marius Celette : « A la place de la flammèche qui brûle la paraffine, c’est un moteur-fusée qui consume le corps du lanceur. A la fin du vol, il ne reste plus que le moteur et la charge utile, à savoir le satellite (qui peut être comparé ici au bougeoir, ndlr) ».
Un concept en rupture avec l’existant, assure-t-il : « Nos concurrents sont en file indienne sur la même voie technologique. Nous, on vise l’étape d’après ». Marius Celette est également le cofondateur d’Alpha Impulsion, en compagnie de trois autres jeunes diplômés de l’Institut supérieur de l’aéronautique et de l’espace (ISAE Supaero) : Martin Gros (dg et directeur scientifique), Vincenzo Mazella (directeur des opérations) et Lisa Buxton (directrice du développement).
La deeptech est toujours incubée dans les locaux de l’école qui a vu sa naissance. Dans ce quartier de Montaudran, à Toulouse, elle est au contact d’un vaste écosystème dédié au spatial, gravitant autour du Cnes.
Un quatrième contrat signé avec le Cnes
« Nous venons de signer notre quatrième contrat avec eux (le Cnes) », se réjouit Marius Celette. C’était fin mars 2024, au terme du Challenge R&T organisé par l’agence française sur le thème de l’éco-conception. Alpha Impulsion a empoché un chèque de 50 000 euros.
Le système de propulsion prôné par la deeptech se veut en effet moins nocif pour l’environnement. La première raison, c’est que les débris habituels, c’est-à-dire les étages du lanceur (pour l’essentiel de gros réservoirs de carburant et de comburant), finissent par disparaître, « dévorés » par le moteur.
L’idée émerge en vérité dès les années 20, à l’époque où l’ingénieur français Louis Damblanc invente le principe des étages séparables, afin que la fusée puisse s’alléger progressivement pour vaincre la force de gravitation terrestre.
« L’autre option était de brûler progressivement le réservoir dans la chambre de combustion, complète Marius Celette. Encore fallait-il trouver un matériau suffisamment rigide pour constituer un réservoir de fusée et qui puisse brûler efficacement. Cela n’a pas été réalisable durant de nombreuses années. »
Le HDPE en guise de carburant solide
C’est le cas aujourd’hui du polyéthylène haute densité, ou HDPE. Dans les futurs lanceurs qu’Alpha Impulsion espère commercialiser d’ici à 2030, ce polymère servirait donc de carburant solide et serait mélangé à de l’oxygène liquide, qui ferait office de comburant.
D’où la notion parallèle de propulseur hybride, exploitant des ergols solides et liquides, avantageux sur plusieurs points (conception mécanique simplifiée simple, risque d’explosion quasiment nul…) mais dont les performances doivent progresser.
C’est, au passage, le défi auquel s’est attaqué HyprSpace, autre deeptech du New Space tricolore. Alpha Impulsion s’est donné pour vocation de résoudre une difficulté supplémentaire avec l’autophagie.
Le fait que le HDPE existe sous forme recyclée, contrairement au kérosène, verdit d’autant plus le bilan environnemental d’un tel système de propulsion. « On peut valoriser au maximum cette filière de recyclage, commente Marius Celette. D’après nos premières estimations d’analyse du cycle de vie, l’impact de notre lanceur serait inférieur à celui d’un lanceur réutilisable exploitant du méthane, tel le Starship de SpaceX. »
Ce jeune entrepreneur cite aussi le bénéfice de la réduction du coût de lancement. « On ne produira que le moteur-fusée et la coiffe contenant la charge utile », indique-t-il.
Une preuve de concept attendue cet été
Par ailleurs, la masse de la fusée étant appelée à être consommée, elle peut être réduite au strict minimum. Par ricochet, la charge utile peut grossir. La deeptech envisage d’envoyer des centaines de kilos en orbite.
Beaucoup de chemin reste à parcourir d’ici là, comme la caractérisation précise du comportement du HDPE dans l’espace. « Nous progressons vers le TRL 3, fait observer Marius Celette. On a testé pour l’instant la chose la plus simple, le moteur hybride (les essais au sol ont eu lieu entre janvier et mars 2024, ndlr). Dans ce domaine-là, on ne réinvente pas la roue, le sujet étant déjà bien développé, notamment à l’Onera. Cet été, nous prévoyons d’atteindre la preuve de concept en démontrant notre technologie. »
Dont le système d’insertion, breveté, qui remplacer l’usuelle turbopompe : il « force » le carburant solide à l’intérieur de la chambre de combustion du moteur. Une brique importante parmi d’autres que la deeptech doit continuer à élaborer et à éprouver, pour que son ambition se réalise.
Des ukrainiens et des écossais empruntent la même trajectoire autophage
Marius Celette mentionne deux autres protagonistes impliqués dans les fusées autophages. En premier lieu le chercheur ukrainien Vitaly Yemets, qui travaille depuis les années 1990 sur le concept de propulsion autophage solide - et pas hybride comme Alpha Impulsion. Sa collaboration avec l’université de Glascow a abouti aux essais d’un moteur brûlant un carburant solide avec une poudre oxydante servant de comburant.
« Notre architecture est radicalement différente de la leur, explique Marius Celette. Elle est plus propre et moins chère. D’autre part, nous avons choisi la propulsion hybride car la problématique existant depuis des dizaines d’années – comment brûler le carburant solide suffisamment vite – est en passe d’être résolue, grâce à l’Onera notamment et à une start-up comme HyprSpace. La solution développée par les ukrainiens et les écossais brûle moins vite, ce qui limite le poids de la charge utile.»
Celui-ci est de 3 kg, d’après la communication officielle de la start-up Promin Aerospace, que Vitaly Yemets a fondée en 2021. Le micro-lanceur Zaarbird, d’une centaine de kilos, pourrait s’élancer dès 2025. L’université de Glascow poursuit elle aussi l’aventure de son côté. Elle a publié en janvier dernier une vidéo montrant un essai de son moteur Ourobouros-3. On y voit une presse « pousser » le carburant solide dans le moteur. « Nous sommes entrés en contact avec eux car leurs travaux nous intéressent. Et inversement », déclare Marius Celette.
