Des moteurs à électrospray de liquide ionique éprouvés dans l’espace révolutionnent les manœuvres des petits satellites
Les satellites en orbite terrestre basse doivent constamment faire face à la traînée atmosphérique et aux débris spatiaux. Pour maintenir leur trajectoire et éviter les dangers, ils doivent disposer d’une grande capacité de manœuvre. Or, les systèmes de propulsion classiques sont souvent trop volumineux et trop coûteux pour être produits à grande échelle et équiper les constellations modernes. Ces limites restreignent les capacités des satellites et réduisent leur durée de vie, un problème de plus en plus préoccupant alors que les constellations de petits satellites se multiplient rapidement pour répondre aux besoins croissants en matière de communication et d’observation de la Terre. Les opérateurs doivent maximiser la mobilité de leurs satellites tout en respectant des contraintes strictes de masse, de puissance et de budget. «Dans le secteur des petits satellites, chaque gramme et chaque watt comptent. Nous transformons ces contraintes en opportunités grâce à une nouvelle technologie de propulsion électrique appelée "électrospray"», explique Emmanuel Plier, coordinateur du projet HYPERION financé par l’UE et directeur des opérations de ION-X(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). La propulsion par électrospray applique les principes de l’électrohydrodynamique à un ergol liquide, en utilisant des champs électriques pour extraire et éjecter des ions à très grande vitesse. Cette technologie brevetée constitue le cœur des propulseurs d’ION-X, qui allient simplicité, efficacité et aptitude à la production à grande échelle. «La mission d’ION-X consiste à fournir aux opérateurs de satellites le meilleur système de propulsion possible pour prolonger la durée de vie des engins spatiaux, améliorer leur manœuvrabilité et garantir la réussite des missions à long terme», ajoute Emmanuel Plier.
Première activation d’un propulseur à électrospray européen dans l’espace
Avec le soutien de HYPERION, ION-X a récemment franchi une étape majeure en lançant et en faisant fonctionner en orbite son premier prototype de propulseur ionique. En mai 2025, embarqué à bord d’un satellite construit par Space Inventor(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et lancé dans le cadre de la mission Transporter-12 de SpaceX(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), le système a réussi à émettre son premier faisceau d’ions en orbite terrestre basse. Commandé par son ordinateur de bord et alimenté par une unité de traitement de puissance propriétaire, le propulseur a généré une poussée estimée à 20 µN grâce à un faisceau d’ions de 200 µA sous une tension de 5 kV. «Dix ans après le lancement par BUSEK, en 2015, du tout premier système de propulsion par électrospray de liquide ionique au monde pour la mission LISA Pathfinder(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) de l’ESA et de la NASA, la démonstration d’ION-X constitue une deuxième mondiale, et une première pour une entreprise européenne», souligne Emmanuel Plier. Cet essai en vol a permis de valider toutes les fonctions essentielles, notamment la télémétrie en temps réel, les boucles de surveillance, les mises à jour logicielles à distance depuis la Terre et la capacité du système à résister à l’environnement spatial ainsi qu’aux contraintes du lancement. Bien qu’une anomalie survenue en vol ait empêché d’exploiter pleinement le moteur, cette expérience a permis de tirer de précieux enseignements qui ont contribué à renforcer les procédures d’essai au sol et de contrôle.
Des manœuvres satellitaires plus intelligentes et plus simples, avec moins de carburant
Le delta-v(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), qui mesure directement la capacité de manœuvre d’un satellite, joue un rôle central dans la mobilité des engins spatiaux. Une réserve de delta-v fiable permet aux opérateurs de maintenir précisément les satellites à leur position orbitale, de relever leur orbite ou d’éviter les collisions avec des débris spatiaux, protégeant ainsi leurs investissements. En permettant de maintenir la position orbitale et de prolonger la durée de vie des satellites, le delta-v contribue directement à la continuité de leur fonctionnement et à la génération durable de revenus. «Avec moins de 200 ml d’ergol, nos systèmes peuvent propulser un satellite de 10 à 100 kg pendant plusieurs années», indique Emmanuel Plier. «Ce qui distingue notre technologie, c’est son approche radicalement "prête à l’emploi", qui simplifie l’intégration sans compromettre les performances», explique Emmanuel Plier. «Le moteur démarre instantanément, sans préchauffage énergivore. De plus, son ergol est non toxique, inerte, non pressurisé et produit localement en France, ce qui élimine les contraintes logistiques et réglementaires complexes.»
Développer la prochaine génération de propulseurs à électrospray
ION-X poursuit son développement à un rythme soutenu. Après avoir livré une dizaine de nouveaux propulseurs en 2026, l’équipe exploite les enseignements de sa première démonstration spatiale pour développer un produit de nouvelle génération. La livraison de ce produit est prévue pour la mi-2027, avec des performances améliorées et de nouvelles démonstrations en vol programmées à partir de 2027.