Un canon électromagnétique géant pourrait lancer un avion hypersonique dans l'espace

Une équipe de chercheurs cherche à construire un canon électromagnétique qui pourrait lancer des avions dans l’espace à grande vitesse.

Conception d'un avion spatial chinois. Photo : Weibo — Conception d'un avion spatial chinois. Photo : *Weibo*

Ces dernières années, des scientifiques et des ingénieurs chinois ont travaillé à combiner des avancées majeures dans le domaine du lancement électromagnétique et du vol hypersonique. Essentiellement, leur objectif est d’utiliser des pistes de lancement électromagnétiques géantes pour aider les avions hypersoniques à accélérer jusqu’à Mach 1,6 (1 975 km/h). L'avion se séparera alors de la piste, allumera ses moteurs et entrera dans l'espace à sept fois la vitesse du son (8 643 km/h). L'avion spatial de 50 tonnes, plus long qu'un Boeing 737, fait partie du projet Tengyun annoncé en 2016, a rapporté le Mail du 14 mars.

Utiliser la puissance propre de l'avion pour décoller nécessite d'énormes quantités de carburant. Pour garantir la sécurité lors du décollage à basse vitesse, les scientifiques et les ingénieurs doivent ajuster la conception aérodynamique et la disposition du moteur, ce qui affecte les performances de vol à grande vitesse. Cependant, l’équipe d’experts travaillant sur le projet est convaincue qu’il peut résoudre de nombreux problèmes différents.

« La technologie de lancement électromagnétique offre une solution prometteuse pour surmonter les défis ci-dessus, devenant une technologie stratégique poursuivie par les principaux pays du monde », a déclaré le scientifique Li Shaowei de l'Institut de recherche sur la technologie des véhicules aériens de la China Aerospace Science and Industry Corporation (CASIC), dans un article publié dans la revue Acta Aeronautica.

Pour tester cette hypothèse, CASIC, l'un des principaux sous-traitants chinois de la défense et de l'aérospatiale, a construit une installation d'essai de maglev à grande vitesse et à faible vide de 2 km à Datong, dans la province du Shanxi. L’installation peut propulser des objets lourds à une vitesse de 1 000 km/h, proche de la vitesse du son. Dans les années à venir, la longueur de la piste d’essai augmentera pour atteindre une vitesse d’exploitation maximale de 5 000 km/h.

Il s'agit d'une installation de propulsion électromagnétique dédiée au développement du train à grande vitesse de nouvelle génération, tout en collectant des données scientifiques et techniques importantes pour le projet de lancement spatial électromagnétique. Pendant ce temps, à Jinan, capitale de la province du Shandong, une autre voie ferrée géante à sustentation magnétique, supportant une expérience de pousse-pousse électromagnétique à très grande vitesse, fonctionne également sous la supervision de l'Académie chinoise des sciences (ASC).

La Chine n’est pas le premier pays à proposer un système de lancement spatial électromagnétique. De telles idées existent depuis la guerre froide. Dans les années 1990, la NASA a cherché à concrétiser cette idée, la première étape étant la construction d’une mini-piste d’essai de 15 mètres. Cependant, en raison du manque de financement et de difficultés techniques, la longueur réelle de la tranchée achevée était inférieure à 10 m. Finalement, le projet a été abandonné, le gouvernement et les dirigeants militaires ayant préféré réorienter leurs ressources vers le développement d'une technologie de catapulte électromagnétique à faible vitesse pour les porte-avions. Mais l'USS Ford, premier porte-avions à être équipé de cette nouvelle technologie, a également rencontré des problèmes. En raison de revers majeurs dans la technologie de lancement électromagnétique, l'armée américaine a arrêté de développer certains projets connexes tels que le canon à rail et a consacré son budget aux missiles hypersoniques.

Au début de l’étude, Li et ses collègues ont découvert que la NASA n’avait effectué aucun test en soufflerie pour garantir la capacité du vaisseau spatial à survivre à la séparation de la tranchée. L'idée originale de la NASA était d'accélérer la navette à 700 km/h, suffisamment pour éliminer le besoin de fusées, mais les scientifiques chinois ont déclaré que cette vitesse était trop faible. Cependant, à mesure que la vitesse augmente, le flux d’air entre l’avion, le véhicule de remorquage électromagnétique et la rainure au sol devient très compliqué. L’une des premières choses que l’équipe du projet a dû confirmer était que l’avion se séparerait de la piste en toute sécurité.

L’équipe de Li a réalisé des simulations informatiques et des tests en soufflerie. Les résultats ont révélé que lorsque l'avion a franchi le mur du son, de multiples ondes de choc se sont propagées le long de sa face inférieure, frappant le sol et générant des réflexions. L’onde de choc perturbe le flux d’air, envoyant des poches d’air infrasoniques entre l’avion, le véhicule de remorquage électromagnétique et la tranchée. Lorsque le véhicule tracteur atteint la vitesse cible, libère l'avion et freine brusquement, le flux d'air turbulent soulève d'abord l'avion, puis passe à la poussée vers le bas après 4 secondes, selon les résultats des tests en soufflerie.

Si les passagers sont dans l’avion, ils peuvent ressentir de brèves périodes de vertige ou d’apesanteur. Mais à mesure que la distance entre l’avion et la rainure augmente, l’intensité du flux d’air diminue jusqu’à disparaître complètement. Au bruit du moteur, l'avion est entré dans une phase de montée rapide. Bien que des tests supplémentaires en pratique soient nécessaires, l’équipe a conclu que la méthode est sûre et réalisable. Alors que les fusées réutilisables de SpaceX ont réduit le coût de lancement de satellites à 3 000 dollars par kilo, certains scientifiques estiment que les systèmes de lancement spatial électromagnétiques pourraient réduire le coût à 60 dollars par kilo.

An Khang (selon Mail )

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