Vers des fusées réutilisables

«L’avenir, ce sont les voyages interplanétaires, et donc des vaisseaux que l’on pourra réutiliser». Danylo Malyuta voit loin. Avec cinq de ses collègues qui, comme lui, étudient le génie mécanique à l’EPFL et sont passionnés de technologies spatiales, il a conçu et réalisé une fusée miniature, le tout avec le soutien du Centre d’ingénierie spatiale eSpace. Long d’environ 1,5 m et doté d’un puissant moteur, l’appareil n’a rien d’une maquette traditionnelle. Mais son originalité réside surtout dans le système de contrôle que les étudiants ont imaginé pour leur travail de bachelor. «L’idée, c’est d’aller vers des fusées que l’on peut faire redescendre en douceur et atterrir à la verticale», décrit Danylo.

On est encore loin de l’appareil qui se pose sans encombre sur le sol. Mais lors des cinq lancements qu’elle a organisé, l’équipe a réussi une première étape importante, c’est-à-dire stabiliser un moment l’engin verticalement au moment où il atteint son apogée, à près de 200 mètres d’altitude.

Le système de contrôle développé par les étudiants consiste en un ensemble de quatre valves connectées à une cartouche de gaz dont les sorties sont des petits trous situés sur les côtés du tube de la fusée. Il s’enclenche quatre secondes après le lancement, lorsque le moteur – un modèle conçu spécialement par une association de modélisme américaine - a déjà arrêté sa poussée. Les valves, connectées à un réservoir de CO2 pressurisé, s’ouvrent, activant alors la propulsion à gaz froid. Les jets ainsi créés donnent une impulsion quipermet de modifier l’orientation et la rotation de l’appareil au moment souhaité.

Pour que ce système fonctionne de manière adéquate, les choix de structure et le poids des différentes pièces de la fusée sont des éléments essentiels et doivent être également soigneusement pensés. Chacun des cinq étudiants y a apporté ses compétences particulières. Danylo s’est chargé de la partie électronique – l’ordinateur de bord de l’appareil - située dans la tête. Raimondo Pictet a fait les simulations du comportement en vol. Mikael Martins Gaspar a réalisé la station de lancement et le système d’allumage. Gauthier Rouaze s’est occupé du design et de la fabrication de la charge utile comprenant les valves. Il a épaulé Xavier Collaud dans la fabrication de la structure du lanceur. Ce dernier était chargé du design de la fusée et notamment des ailerons.

Engin hors du commun

«La forme et la taille des ailerons sont déterminants, explique Xavier. Ils conditionnent notamment l’emplacement du centre de pression par rapport au centre de gravité, une donnée primordiale pour assurer une stabilité et une poussée optimales.»

«Avec ses 60 bars de pression et 200 newtons de poussée, c’est un engin hors du commun et particulièrement sophistiqué, relève Nikolay Mullin, superviseur du projet à l’eSpace. Cette expérience a permis aux étudiants d’acquérir des techniques de base, qui sont également valables pour la construction de fusées de grande dimension.»

Une expérience que Danylo Malyuta compte bien poursuivre en réalisant de nouveaux prototypes plus perfectionnés. «Il s’agira notamment de tester des valves à jets de pression plus puissants et peut-être également des ailerons mobiles».

Photo: ©A.Herzog, EPFL 2015. De gauche à droite: Xavier Collaud, Nikolay Mullin et Danylo Malyuta.

Plus d’informations sur le projet sont disponibles sur le site eSpace: http://espace.epfl.ch/flyARocket