ABEP : la propulsion électrique à respiration d’air de TransMIT GmbH et IQM pourrait transformer l’industrie des satellites

L’ABEP et la propulsion électrique à respiration d’air : un tournant possible pour les satellites

Des équipes européennes de TransMIT GmbH et d’IQM viennent de franchir une étape importante vers une nouvelle génération de moteurs pour satellites : l’air-breathing electric propulsion (ABEP), c’est‑à‑dire une propulsion électrique « à respiration d’air » utilisant les résidus de l’atmosphère comme fluide de travail. Une telle approche pourrait permettre à des satellites d’opérer plus longtemps sur des orbites terrestres très basses, sans embarquer une réserve de propergol classique. La solution en développement a récemment passé une phase de validation déterminante, qui a confirmé la faisabilité technique du concept. Le projet, intitulé "Cathodeless Electric Propulsion Thruster for Air-Breathing Electric Propulsion Systems", est porté par TransMIT GmbH, tandis qu’IQM développe - avec un financement de l’ESA - un moteur électrique sans cathode.

Pourquoi les satellites embarquent du carburant

Dans l’architecture actuelle, un satellite doit généralement disposer de carburant à bord pour les corrections d’orbite et les manœuvres. Cette contrainte alourdit la plateforme, réduit la durée de service, et renchérit les missions. Le problème devient encore plus marqué à basse altitude : la traînée due à la haute atmosphère, même très ténue, fait progressivement décroître l’altitude, ce qui impose de compenser en continu cet effet de freinage.

Comment fonctionne la propulsion électrique à respiration d’air (ABEP)

Le principe de l’ABEP repose sur un autre modèle d’exploitation. À environ 180–250 km d’altitude, l’atmosphère terrestre contient encore des traces de gaz. Un moteur ABEP capte ces particules, les ionise, puis les accélère afin de produire de la poussée. Sur le plan théorique, cela permet de se passer d’un stock traditionnel de fluide de travail et d’obtenir une capacité de poussée pratiquement non limitée, tant que le satellite reste dans une zone où la densité de particules atmosphériques demeure suffisante.

Objectifs de performances visés pour le prototype

L’ambition du programme est de concevoir, fabriquer et tester un prototype capable de fonctionner de manière stable avec des mélanges de gaz atmosphériques terrestres - principalement l’azote et l’oxygène - avec un rendement électrique d’au moins 50% et une impulsion spécifique à partir de 4200 secondes.

Un moteur ionique haute fréquence… mais sans cathode

D’après les développeurs, la solution s’appuie sur l’architecture classique d’un moteur ionique haute fréquence, tout en introduisant une différence majeure : elle n’utilise pas de cathode. Or, la cathode est généralement considérée comme l’un des éléments les plus difficiles à intégrer dans des systèmes ABEP, en particulier dans un environnement réactif fortement chargé en oxygène.

Assemblage, essais sous vide et impact potentiel

Le prototype est désormais en cours d’assemblage, et des essais sont prévus dans des installations sous vide. Si ces tests aboutissent, la technologie pourrait servir de base à une nouvelle classe de satellites capables d’évoluer nettement plus près de la Terre que les plateformes actuelles, tout en maintenant leur orbite plus longtemps sans consommer de carburant conventionnel.

Les équipes estiment que l’introduction de cette propulsion « à respiration d’air » pourrait transformer en profondeur l’industrie satellitaire : prolonger la durée de vie des engins, réduire la masse à lancer et les coûts associés, et rendre plus robuste l’exploitation de constellations opérant sur des orbites extrêmement basses.