ZBO :
ZBO :
Développement d’un dépôt cryogénique
Développement d’un dépôt cryogénique
Challenge R&D du CNES
Challenge R&D du CNES
Au cours de l’année dernière, Absolut System a travaillé sur le développement d’un dépôt d’ergols cryogéniques, dans le cadre du Challenge R&D du CNES pour la réutilisation de l’étage supérieur.
L’utilisation de dépôts et le ravitaillement en orbite sont essentiels pour les missions lunaires et martiennes à long terme, puisqu’elles permettent d’obtenir des missions à lancements multiples et des remorqueurs réutilisables dans l’espace. Cette utilisation de dépôts plus petits et de missions de ravitaillement ciblant des orbites plus spécifiques pourrait également permettre d’améliorer la durabilité des opérations spatiales.
L’objectif : concevoir un système capable de stocker et de transférer des ergols cryogéniques en orbite dans le but de pouvoir être lancé (rempli) comme charge utile sur une évolution possible du lanceur Ariane.
Ce développement a inclus une analyse approfondie des scénarii de mission. Notre expertise cryogénique a été utilisée pour la modélisation thermique afin d’optimiser le système ZBO (zero-boil off) et de modéliser le processus de transfert des ergols cryogéniques en microgravité.
Les innovations cryogéniques sont depuis longtemps nécessaires à l’industrie spatiale pour des applications diverses : imagerie, propulsion…
Pour les missions en orbite géostationnaire le lanceur peut, à la suite d’un rendez-vous en orbite de transfert géostationnaire (GTO), livrer les ergols cryogéniques à un remorqueur de carburant réutilisable qui les acheminera ensuite en GEO pour ravitailler les satellites.
Le système a été conçu pour deux configurations : LOX/LCH4 et LAr. Celles-ci ont été choisies en fonction de leur compatibilité avec les futures missions martiennes et de leur probabilité d’utilisation dans des systèmes futurs. Cependant, ces ergols cryogéniques présentent plusieurs défis supplémentaires qu’Absolut System va relever dans des études complémentaires :
- Les réservoirs nécessiteront une combinaison d’isolation passive et de refroidissement actif à l’aide d’un cryorefroidisseur Turbo-Brayton, afin d’obtenir un stockage à long terme de type ZBO.
- Pour pouvoir ravitailler des vaisseaux avec un remplissage sans évent en microgravité, le propulseur et le système de transfert doivent être soigneusement conditionnés thermiquement.
- Le système développé est destiné à être évolutif vers le haut pour des dépôts plus importants, et vers le bas pour une utilisation sur des remorqueurs de ravitaillement.
L’étude en détail
L'étude en détail
Pour cette étude d’ingénierie menée par le bureau d’études spatiales, deux scénarii principaux ont été retenus :
- Le ravitaillement des missions de collecte de débris sur une orbite héliosynchrone (SSO) de 800 km – en augmentant le nombre de débris que chaque collecteur peut désorbiter au cours de sa vie, afin d’offrir une option plus durable et plus rentable pour nettoyer l’espace.
- Le ravitaillement des satellites en orbite géostationnaire (GEO) – avec pour objectif de prolonger la vie des satellites ayant une charge utile fonctionnelle, mais qui n’ont pas assez de carburant pour continuer à maintenir leur position, ce qui réduit le nombre de satellites lancés et placés ensuite sur des orbites cimetière.
Pour le premier scénario des missions SSO, Absolut System a supposé que les collecteurs de débris se ravitaillaient à partir d’un grand dépôt en SSO. Les calculs ont montré qu’il était particulièrement avantageux de placer de petits dépôts sur des orbites spécifiques localisées près des régions où se concentrent les débris, afin de minimiser la masse d’ergols nécessaire aux manœuvres orbitales des collecteurs.
Challenge R&D du CNES
Challenge R&D
du CNES
Au cours de l’année dernière, Absolut System a travaillé sur le développement d’un dépôt d’ergols cryogéniques, dans le cadre du Challenge R&D du CNES pour la réutilisation de l’étage supérieur.
L’utilisation de dépôts et le ravitaillement en orbite sont essentiels pour les missions lunaires et martiennes à long terme, puisqu’elles permettent d’obtenir des missions à lancements multiples et des remorqueurs réutilisables dans l’espace. Cette utilisation de dépôts plus petits et de missions de ravitaillement ciblant des orbites plus spécifiques pourrait également permettre d’améliorer la durabilité des opérations spatiales.
L’objectif : concevoir un système capable de stocker et de transférer des ergols cryogéniques en orbite dans le but de pouvoir être lancé (rempli) comme charge utile sur une évolution possible du lanceur Ariane.
Ce développement a inclus une analyse approfondie des scénarios de mission. Notre expertise cryogénique a été utilisée pour la modélisation thermique afin d’optimiser le système ZBO (zero-boil off) et de modéliser le processus de transfert des ergols cryogéniques en microgravité.
Les innovations cryogéniques sont depuis longtemps nécessaires à l’industrie spatiale pour des applications diverses : imagerie, propulsion…
L’étude en détail
L'étude en détail
Pour cette étude d’ingénierie menée par le bureau d’études spatiales, deux scénarios principaux ont été retenus :
- Le ravitaillement des missions de collecte de débris sur une orbite héliosynchrone (SSO) de 800 km – en augmentant le nombre de débris que chaque collecteur peut désorbiter au cours de sa vie, afin d’offrir une option plus durable et plus rentable pour nettoyer l’espace.
- Le ravitaillement des satellites en orbite géostationnaire (GEO) – avec pour objectif de prolonger la vie des satellites ayant une charge utile fonctionnelle, mais qui n’ont pas assez de carburant pour continuer à maintenir leur position, ce qui réduit le nombre de satellites lancés et placés ensuite sur des orbites cimetière.
Pour le premier scénario des missions SSO, Absolut System a supposé que les collecteurs de débris se ravitaillaient à partir d’un grand dépôt en SSO. Les calculs ont montré qu’il était particulièrement avantageux de placer de petits dépôts sur des orbites spécifiques localisées près des régions où se concentrent les débris, afin de minimiser la masse d’ergols nécessaire aux manœuvres orbitales des collecteurs.
Pour les missions en orbite géostationnaire le lanceur peut, à la suite d’un rendez-vous en orbite de transfert géostationnaire (GTO), livrer les ergols cryogéniques à un remorqueur de carburant réutilisable qui les acheminera ensuite en GEO pour ravitailler les satellites.
Le système a été conçu pour deux configurations : LOX/LCH4 et LAr. Celles-ci ont été choisies en fonction de leur compatibilité avec les futures missions martiennes et de leur probabilité d’utilisation dans des systèmes futurs. Cependant, ces ergols cryogéniques présentent plusieurs défis supplémentaires qu’Absolut System va relever dans des études complémentaires :
- Les réservoirs nécessiteront une combinaison d’isolation passive et de refroidissement actif à l’aide d’un cryorefroidisseur Turbo-Brayton, afin d’obtenir un stockage à long terme de type ZBO.
- Pour pouvoir ravitailler des vaisseaux avec un remplissage sans évent en microgravité, le propulseur et le système de transfert doivent être soigneusement conditionnés thermiquement.
- Le système développé est destiné à être évolutif vers le haut pour des dépôts plus importants, et vers le bas pour une utilisation sur des remorqueurs de ravitaillement.
