Percée pour l’oxygène spatial : une nouvelle approche révolutionnaire
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BUCAREST – 9 mai 2024 – La production d’oxygène pour l’exploration spatiale connaît une avancée significative. Un nouveau système, développé par des experts reconnus, promet une solution beaucoup plus fiable et efficace pour générer de l’oxygène dans l’espace.
Percée dans la production d’oxygène pour l’exploration spatiale : Une nouvelle approche révolutionnaire
Un système innovant promet une production d’oxygène plus fiable et efficace pour les missions spatiales de longue durée.
Le défi de la microgravité
Le fonctionnement fiable et efficace des systèmes de support de vie des engins spatiaux est mis à rude épreuve en microgravité, en raison de la quasi-absence de flottabilité. Cela affecte la production électrolytique d’oxygène et d’hydrogène à partir de l’eau, obligeant à l’adoption de technologies complexes de gestion des flux multiphasiques. La séparation de l’eau joue un rôle essentiel dans les vols spatiaux habités, en bouclant la boucle régénérative de contrôle environnemental et de support de vie, et en reliant les sous-systèmes de gestion de l’eau et de l’atmosphère.
Le saviez-vous ? les systèmes actuels de production d’oxygène, bien que performants pour les missions habitées de courte durée, manquent de la fiabilité et de l’efficacité nécessaires pour les vols spatiaux de longue durée, en particulier pour l’exploration de Mars.
MOGA : Une solution innovante
Une nouvelle architecture de séparation de l’eau,exploitant les forces magnétohydrodynamiques (MHD) sans contact pour produire et séparer les bulles d’oxygène et d’hydrogène en microgravité,a été développée. Ce système, connu sous le nom de Magnetohydrodynamic Oxygen Generation Assembly (MOGA), évite l’utilisation de boucles de recirculation d’eau forcée ou de pièces mobiles telles que des pompes ou des centrifugeuses pour la séparation des phases.
Conseil pratique : La technologie MHD pourrait également être utilisée dans d’autres applications, comme la propulsion de petits satellites à base d’eau et l’utilisation des ressources in situ.
Ce changement de paradigme fondamental entraîne de multiples avantages opérationnels par rapport à l’état de l’art :
- Robustesse accrue aux surtensions et sous-tensions dans la pile de cellules.
- Risque minimal de lessivage d’électrolyte.
- Niveaux de température et d’humidité opérationnels plus larges.
- Fonctionnement transitoire plus simple.
- durabilité accrue des matériaux.
- Stabilité accrue du système pendant les périodes de dormance.
- Exigences modestes en matière de pureté de l’eau.
- Réduction de la croissance microbienne.
- Meilleure interchangeabilité au niveau des composants.
Ces caractéristiques architecturales conduisent à une réduction de masse de 32,9 % et à une économie de temps de maintenance des astronautes de 20,4 % par rapport à l’Oxygen Generation assembly de l’ISS pour un transfert de quatre personnes vers Mars, ce qui rend le système idéal pour les missions de longue durée.
Phase II : Prochaines étapes
La phase II vise à répondre aux principales inconnues concernant cette architecture, notamment :
- Le comportement électrochimique et d’écoulement multiphasique à long terme du système en microgravité et son impact sur la consommation d’énergie et la stabilité de l’interface liquide.
- Les modes de fonctionnement transitoires de l’entraînement MHD pendant le démarrage, l’arrêt et la dormance.
- Les améliorations architecturales pour la fabricabilité et la facilité de réparation.
Pour ce faire, l’expertise combinée en recherche en microgravité sera mise à profit en partenariat avec l’Institut ZARM de Brême et le Center aérospatial allemand pour faire voler, gratuitement pour la NASA, un système d’entraînement magnétohydrodynamique à grande échelle et démontrer les processus et composants critiques. Un comité d’examen externe composé d’experts de l’industrie évaluera l’évolution du projet et informera sur la diffusion commerciale.
Cet effort aboutira à un système TRL-4 qui profitera également à d’autres technologies d’intérêt pour la NASA et le grand public, telles que la propulsion de SmallSat à base d’eau et l’utilisation des ressources in situ.
Alvaro Romero-Calvo, Georgia Tech Research Corporation