Des satellites propulsés par l’eau ? Le carburant révolutionnaire qui change le vol spatial

• La propulsion à eau pour satellites peut utiliser la propulsion à vapeur (resistojet), l’électrolyse pour obtenir de l’hydrogène et de l’oxygène pour la combustion, ou des propulseurs à plasma/ions d’eau pour une propulsion à ISP élevé.
• Le Vigoride de Momentus Space utilise un propulseur électrothermique à micro-ondes (MET) qui chauffe l’eau par micro-ondes grâce à l’énergie solaire pour la transformer en plasma et l’éjecter sous forme de jet à haute énergie.
• En janvier 2023, le Vigoride-5 de Momentus a effectué 35 allumages de propulseur et a relevé son orbite d’environ 3 km en utilisant uniquement la propulsion à eau.
• En 2018, les satellites Pathfinder de HawkEye 360 et le satellite radar de Capella Space ont utilisé les propulseurs à eau Comet de DSI pour le maintien d’orbite, marquant la première utilisation commerciale de la propulsion à eau dans l’espace.
• En 2019, le CubeSat AQT-D de l’Université de Tokyo, déployé depuis l’ISS, a testé un resistojet à eau pour le contrôle d’attitude et de petits changements d’orbite.
• La mission Pathfinder Technology Demonstrator-1 (PTD-1) de la NASA en 2021 a embarqué le système de propulsion par électrolyse de l’eau Hydros sur un CubeSat 6U pour démontrer la propulsion par électrolyse dans l’espace.
• ArianeGroup prévoit une démonstration en orbite de l’ESMS d’ici l’automne 2026 avec un moteur à eau à double mode qui électrolyse l’eau en environ 90 minutes, puis effectue une combustion bipropulseur de 30 secondes, atteignant environ 300 secondes d’Isp et réduisant, selon les rapports, les coûts de propulsion jusqu’à un tiers.
• Le propulseur PBR-20 de Pale Blue (1 mN de poussée, plus de 70 s d’Isp) a été testé en 2019 et 2023, un PBR-50 plus grand (10 mN) a été lancé début 2024, et l’entreprise prévoit le premier moteur ionique à eau au monde de taille 1U sur deux vols partagés D-Orbit en 2025.
• En 2024, les propulseurs à eau sont passés dans des flottes opérationnelles, avec les satellites Hawkeye 360, Capella et BlackSky Gen-2 utilisant la propulsion à eau Comet pour le maintien d’orbite.
• La démonstration WINE de 2019 par UCF et Honeybee Robotics a extrait de l’eau de glace d’astéroïde simulée pour alimenter une poussée de fusée à vapeur, illustrant le potentiel du ravitaillement en espace et du “vivre sur place”.

Imaginez un futur où les satellites sont propulsés non pas par des carburants toxiques ou des gaz rares, mais par de la simple eau. Cela peut sembler de la science-fiction, mais les moteurs de satellites alimentés à l’eau deviennent rapidement une réalité. Ces nouveaux systèmes de propulsion utilisent H₂O comme propulseur – soit en expulsant de la vapeur surchauffée, soit en décomposant l’eau en hydrogène et oxygène pour la combustion – pour manœuvrer les engins spatiaux en orbite. L’attrait est évident : l’eau est bon marché, abondante, verte, et bien plus sûre à manipuler que les carburants de fusée traditionnels esa.int, nasa.gov. Comme l’a dit l’astronaute retraité Chris Hadfield, pouvoir propulser des engins spatiaux avec rien de plus que de l’énergie solaire et de l’eau distillée est “une grande liberté”, d’autant plus que l’eau est largement disponible dans l’espace (des cratères lunaires à la glace des comètes) spaceref.com. Dans ce rapport, nous allons explorer le fonctionnement de la propulsion à eau, ses avantages et inconvénients, ainsi que les dernières avancées (jusqu’en 2025) qui font passer cette technologie des démonstrations expérimentales à une utilisation courante.

Comment fonctionnent les propulseurs de satellites alimentés à l’eau ?

L’eau seule ne brûle pas comme un carburant conventionnel – c’est la masse de réaction qui est énergisée et expulsée pour produire de la poussée. Il existe quelques méthodes ingénieuses par lesquelles les ingénieurs ont rendu possibles les moteurs alimentés à l’eau :

• Propulsion à vapeur (propulseurs électrothermiques) : L’approche la plus simple consiste à chauffer l’eau pour la transformer en vapeur à haute pression et la faire passer par une tuyère pour produire de la poussée. Ces conceptions de « fusée à vapeur » ou de resistojet utilisent des chauffages électriques ou l’énergie micro-ondes pour faire bouillir l’eau. Par exemple, le véhicule Vigoride de Momentus Space utilise un propulseur électrothermique à micro-ondes (MET) qui « chauffe l’eau par micro-ondes à l’aide de l’énergie solaire » jusqu’à ce qu’elle se transforme en plasma, expulsée sous forme de jet à haute énergie spaceref.com. C’est un peu comme mettre une tuyère sur une bouilloire ou un four à micro-ondes – la vapeur chaude expulsée pousse le satellite. Les propulseurs à vapeur produisent une faible poussée mais sont très sûrs et mécaniquement simples. La startup japonaise Pale Blue a prouvé un tel système en orbite en 2023, utilisant un resistojet à eau pour ajuster l’orbite d’un petit satellite Sony de quelques kilomètres phys.org. Le design de Pale Blue maintient l’eau à basse pression et la vaporise à des températures modérées, une approche qui a validé deux minutes de fonctionnement continu dans l’espace phys.org.
• Électrolyse (moteurs-fusées à eau) : Une méthode plus énergétique consiste à dissocier l’eau en gaz hydrogène et oxygène (par électrolyse), puis à brûler ce mélange dans un mini propulseur-fusée. En essence, le satellite transporte de l’eau liquide non pressurisée, puis utilise l’énergie électrique des panneaux solaires pour produire des gaz combustibles à la demande. Le moteur Hydros de la NASA, développé avec Tethers Unlimited, a été le pionnier de cette approche spinoff.nasa.gov. Une fois en orbite, Hydros électrolyse l’eau en H₂ et O₂ stockés dans des vessies, puis les enflamme dans une chambre pour des poussées brèves spinoff.nasa.gov. C’est « un hybride de propulsion électrique et chimique », explique Robert Hoyt, PDG de Tethers Unlimited – l’énergie solaire effectue la dissociation de l’eau, mais la combustion qui en résulte fournit une poussée puissante spinoff.nasa.gov. Des ingénieurs européens d’ArianeGroup développent un système similaire : un grand réservoir d’eau alimente un électrolyseur, les gaz hydrogène/oxygène étant enflammés après environ 90 minutes de génération, produisant environ 30 secondes de poussée par cycle ariane.group. Ce processus cyclique de charge et combustion peut fournir des niveaux de poussée bien supérieurs à ceux des propulseurs ioniques électriques (ArianeGroup estime jusqu’à 14× plus de poussée par puissance d’entrée que les propulseurs ioniques à effet Hall) esa.int. Le compromis est une impulsion spécifique modérée – c’est-à-dire le rendement du carburant – qui se situe entre la propulsion chimique conventionnelle et la propulsion électrique esa.int. Néanmoins, les performances sont impressionnantes : « L’hydrazine a une impulsion spécifique de 200 s contre 300 s pour l’eau, » note Jean-Marie Le Cocq d’ArianeGroup, comparant favorablement leur moteur à eau au carburant toxique qu’il pourrait remplacer ariane.group.
• Propulseurs à ions et à plasma utilisant de l’eau : L’eau peut également servir de propergol dans des systèmes de propulsion électrique avancés. Dans ces conceptions, la vapeur d’eau est ionisée ou autrement excitée en plasma, puis accélérée par des champs électromagnétiques pour générer de la poussée (de manière similaire à un moteur ionique au xénon). Par exemple, Pale Blue développe un propulseur à ions à eau qui utilise une source de plasma à micro-ondes pour atomiser les molécules d’eau et expulser des ions pour la poussée phys.org. De tels systèmes peuvent atteindre une impulsion spécifique bien plus élevée (500+ secondes) car le propergol est expulsé à des vitesses extrêmes reddit.com. De même, des chercheurs ont testé des propulseurs arcjet alimentés à l’eau (~550 s Isp) et des propulseurs à plasma micro-ondes (jusqu’à 800 s Isp) reddit.com – des performances comparables ou supérieures à de nombreux propulseurs électriques de pointe. Le défi ici est de gérer la génération de plasma et de prévenir la corrosion des électrodes due aux sous-produits de l’eau. Mais le potentiel est énorme : des propulseurs à eau à haute Isp pourraient rendre l’eau plus efficace en masse que les carburants traditionnels pour certaines missions reddit.com. Ce sont encore des technologies émergentes ; les premières démonstrations en orbite d’un moteur ionique à eau de Pale Blue sont prévues pour 2025 via deux missions avec le vaisseau porteur de D-Orbit payloadspace.com. À l’avenir, des propulseurs hybrides pourraient même combiner les modes – par exemple, un système double offrant des poussées vapeur à haute puissance lorsque nécessaire et une propulsion ionique efficace pour les croisières de longue durée phys.org.

Dans tous les cas, l’idée principale est d’utiliser l’énergie électrique (provenant de panneaux solaires) pour ajouter de l’énergie cinétique à une masse d’eau et l’expulser pour la propulsion. L’eau elle-même est inerte et non toxique, ce qui la rend particulièrement pratique : elle peut être stockée sous forme liquide (pas besoin de réservoirs haute pression au lancement) et ne risque pas d’exploser ni d’empoisonner les opérateurs. La propulsion ne “s’active” qu’une fois le satellite en toute sécurité en orbite et que l’énergie est disponible pour chauffer ou électrolyser l’eau. Cette nature à la demande est précisément la raison pour laquelle la NASA investit dans les propulseurs à base d’eau pour petits satellites : « PTD-1 répondra à ce besoin avec la première démonstration d’un système de propulsion spatiale par électrolyse de l’eau », a déclaré David Mayer, chef de projet pour une mission d’essai en 2021 nasa.gov. Les prochaines sections expliqueront pourquoi ce concept est si attractif – et quels défis subsistent encore.

Avantages de la propulsion à l’eau

Sécurité et simplicité : Les ergols traditionnels des satellites comme l’hydrazine ou le xénon sont soit très toxiques, corrosifs, soit nécessitent une forte pressurisation. L’eau, en comparaison, est « le carburant de fusée le plus sûr que je connaisse », note Mayer nasa.gov. Elle est non toxique, non inflammable et stable à température ambiante, ce qui rend l’intégration et le lancement bien plus simples et moins coûteux nasa.gov. Pas besoin de combinaisons hazmat ni de procédures complexes de chargement de carburant – « on peut laisser des étudiants de premier cycle la manipuler, ils ne risquent pas de s’empoisonner », plaisante le PDG de Tethers Unlimited spinoff.nasa.gov. Ce facteur de sécurité est particulièrement crucial pour les CubeSats partageant une fusée avec des charges utiles principales coûteuses, où des règles strictes interdisent souvent les explosifs ou réservoirs haute pression à bord nasa.gov. Les systèmes à eau restent inoffensifs jusqu’à leur activation en orbite, ce qui réduit les préoccupations de sécurité sur le pas de tir. Cela a ouvert la voie à l’utilisation de la propulsion même pour les tout petits CubeSats, ce qui était auparavant interdit à cause des restrictions de sécurité sur les carburants.

Faible coût et ubiquité : L’eau est extrêmement bon marché et universellement disponible. Il n’y a pas de goulet d’étranglement dans la chaîne d’approvisionnement – n’importe quel site de lancement dans le monde peut facilement se procurer de l’eau pure (et en renverser un peu sans incident). « L’eau est disponible partout sur Terre et peut être transportée sans risque, » souligne Nicholas Harmansa d’ArianeGroup, qui est convaincu que « l’eau est le carburant du futur » ariane.group. Au litre, l’eau ne coûte que quelques centimes, alors que les propulseurs électriques exotiques comme le xénon ont connu des fluctuations de prix et d’approvisionnement. Le matériel pour les propulseurs à eau peut aussi être moins cher : pas besoin de réservoirs à parois épaisses ni de tuyauterie pour matériaux toxiques. Globalement, l’utilisation de l’eau peut réduire le coût des systèmes de propulsion d’un facteur trois par rapport aux systèmes conventionnels, selon les estimations d’ArianeGroup ariane.group. L’Agence spatiale européenne a constaté qu’un satellite d’une tonne pouvait économiser environ 20 kg de masse en passant de l’hydrazine à un moteur à électrolyse de l’eau, en plus de « coûts de manipulation et de ravitaillement largement réduits » esa.intesa.int. Pour les opérateurs commerciaux, ces économies de masse et d’argent se traduisent par plus de charge utile et moins de risques.

Ravitaillement et durabilité dans l’espace : Peut-être le bénéfice le plus enthousiasmant est la façon dont la propulsion à l’eau pourrait permettre une infrastructure spatiale durable. L’eau n’est pas seulement courante sur Terre – elle est abondante dans tout le système solaire. Les dépôts de glace sur la Lune, Mars, les astéroïdes et des lunes comme Europe sont essentiellement des « stations-service spatiales » en attente d’être exploitées mobilityengineeringtech.com. Contrairement aux carburants toxiques qui nécessiteraient des usines chimiques complexes pour être reproduits hors de la Terre, l’eau peut être extraite et utilisée directement comme propulseur après un traitement minimal. Cela a d’énormes implications pour l’exploration spatiale lointaine : un vaisseau pourrait remplir ses réservoirs en récoltant de la glace sur place, puis poursuivre son voyage indéfiniment. Une démonstration pionnière de ce concept a eu lieu en 2019, lorsqu’une équipe de l’UCF et de Honeybee Robotics a testé le prototype WINE (World Is Not Enough), un petit atterrisseur qui a extrait de la glace d’astéroïde simulée et l’a utilisée pour générer une poussée de fusée à vapeur en.wikipedia.org. WINE a réussi à forer le régolithe glacé, à extraire l’eau et à sauter dans une chambre à vide grâce à un jet de vapeur – prouvant qu’un véhicule pouvait « vivre des ressources locales » et se ravitailler lui-même pour une « exploration éternelle » en.wikipedia.org. À long terme, des vaisseaux spatiaux alimentés à l’eau pourraient voyager d’astéroïde en astéroïde sans jamais avoir besoin d’un ravitaillement depuis la Terre en.wikipedia.org. Même pour les opérations proches de la Terre, des entreprises comme Orbit Fab considèrent l’eau comme un candidat pour les services de ravitaillement en orbite, étant donné sa facilité de manipulation. Tout cela fait de la propulsion à l’eau une pierre angulaire de l’économie spatiale que les visionnaires tentent de bâtir : « nous voyons l’eau comme une ressource fondamentale, clé de cette économie, » déclare Hoyt, qui conçoit les propulseurs Hydros de nouvelle génération avec des ports de ravitaillement pour une durée de vie indéfinie spinoff.nasa.gov.

Propreté environnementale et opérationnelle : En tant que propulseur vert, l’eau ne produit aucun gaz d’échappement nocif – seulement de la vapeur d’eau ou une trace d’hydrogène/oxygène qui se dissipe rapidement. C’est excellent non seulement pour l’environnement terrestre mais aussi pour les systèmes sensibles des engins spatiaux. Les capteurs optiques ou les viseurs d’étoiles ne seront pas embués par des résidus, et il n’y a aucun risque d’impact de panache corrosif sur des surfaces délicates mobilityengineeringtech.com. Chris Hadfield souligne que les propulseurs à base d’eau sont idéaux pour des missions de maintenance comme le rehaussement du télescope spatial Hubble vieillissant, car ils « ne peuvent pas pulvériser [Hubble] avec quelque résidu que ce soit provenant du propulseur » spaceref.com. La poussée douce et contrôlée d’un moteur à plasma d’eau peut élever ou abaisser les orbites sans les secousses intenses des moteurs chimiques, réduisant ainsi le stress mécanique lors d’opérations délicates spaceref.com. En résumé, la propulsion à l’eau est non seulement plus respectueuse pour ceux qui lancent et construisent les satellites, mais aussi pour les satellites eux-mêmes et leurs voisins célestes.

Illustration d’un petit satellite utilisant un propulseur à base d’eau en orbite. La propulsion alimentée à l’eau peut être obtenue en chauffant électriquement ou en électrolysant l’eau pour produire de la poussée, offrant une alternative plus sûre et plus « verte » aux fusées chimiques traditionnelles nasa.govnasa.gov.

Défis et limitations

Si la propulsion à l’eau est si avantageuse, pourquoi tous les satellites ne l’utilisent-ils pas déjà ? Comme pour toute nouvelle technologie, il existe des compromis et obstacles à surmonter :

Poussée plus faible (dans certains modes) : Les propulseurs résistojets à eau pure ont généralement une poussée assez faible comparée à celle des moteurs-fusées chimiques. Faire bouillir de l’eau ne permet de l’expulser qu’à une vitesse limitée (ce qui donne typiquement une impulsion spécifique de l’ordre de 50 à 100 secondes pour des propulseurs à vapeur simples reddit.com, blog.satsearch.co). Cela convient pour de petits CubeSats effectuant des ajustements doux, mais cela signifie que les manœuvres sont lentes. Un propulseur à vapeur avec une Isp de 50 s offre « un rendement bien moindre » en termes d’impulsion qu’un propulseur à hydrazine typique de 300 s reddit.com. L’industrie répond à ce problème en adoptant des approches à plus haute énergie comme les propulseurs à plasma (Isp de plus de 500 s) et la combustion bipropellant à eau (~300 s Isp) reddit.com, ariane.group. Cependant, le rapport poussée/puissance reste un facteur limitant – il faut une puissance électrique importante pour obtenir une poussée significative à partir de l’eau. Sur les petits satellites, la puissance est limitée, donc il y a un plafond à la poussée à moins d’embarquer de grands panneaux solaires ou d’autres sources d’énergie. C’est pourquoi même les meilleurs moteurs à eau-ion conviennent pour des relèvements d’orbite lents, et non pour des transferts orbitaux rapides (pour l’instant). Les ingénieurs doivent soigneusement évaluer si les besoins en delta-V et en timing d’une mission peuvent être satisfaits avec un propulseur électrique à eau ou si un système chimique à plus forte poussée est nécessaire.

Exigences énergétiques et thermiques : L’eau peut être facile à stocker, mais la transformer en gaz chaud ou en plasma nécessite beaucoup d’énergie. L’électrolyse en particulier est très énergivore – séparer l’eau est intrinsèquement inefficace, et il faut ensuite encore enflammer les gaz. Les électrolyseurs et les chauffages ajoutent de la complexité et peuvent être des points de défaillance. Gérer la chaleur est un autre problème : les systèmes à ébullition ou à plasma peuvent fonctionner à haute température, ce qui est difficile dans le vide spatial où le refroidissement est compliqué. Hoyt de Tethers Unlimited a souligné les défis liés aux matériaux pour gérer « l’hydrogène, l’oxygène et la vapeur surchauffée » – la corrosion et la contamination peuvent facilement dégrader un système spinoff.nasa.gov. Les concepteurs doivent utiliser des revêtements spéciaux et de l’eau ultra-pure pour éviter l’encrassement des électrodes et garantir une longue durée de vie spinoff.nasa.gov. Ces problèmes sont progressivement résolus (avec de meilleurs matériaux et en isolant par exemple l’électrolyseur de la chambre de combustion), mais il a fallu des années de R&D pour obtenir un moteur fiable. En fait, bien que la NASA ait théorisé sur les fusées à eau depuis les années 1960, ce n’est que récemment qu’un « moteur à électrolyse de l’eau pratique » a vu le jour en raison de ces obstacles techniquesspinoff.nasa.gov.

Compromis entre performance et stockage : L’eau est encombrante. Elle a une densité correcte (1 g/mL, similaire à de nombreux carburants liquides) mais n’offre pas d’énergie chimique propre. Cela signifie que pour des missions à fort delta-V, un réservoir de propergol à eau pourrait devoir être plus grand qu’un réservoir de propergols plus énergétiques. Ce qui sauve l’eau, c’est que des propulseurs avancés peuvent injecter de l’énergie externe pour compenser cela. Par exemple, un propulseur électrothermique à micro-ondes alimentant 5 kW dans l’eau peut atteindre ~800 s d’Isp reddit.com, ce qui permet d’extraire plus de performance de chaque goutte d’eau. Mais ces niveaux de puissance ne sont disponibles que sur de plus gros engins spatiaux. Les petits satellites pourraient être limités à un Isp plus faible, rendant l’eau moins efficace en masse pour eux. Il y a aussi la question de la gestion de l’eau en orbite : elle peut geler si les conduites ou les réservoirs ne sont pas chauffés, ou provoquer des instabilités de poussée si elle se vaporise de façon imprévisible. Les ingénieurs atténuent cela par un contrôle thermique et une régulation de la pression soigneux (par exemple, en maintenant l’eau légèrement pressurisée pour qu’elle reste liquide jusqu’à ce qu’on veuille la vaporiser phys.org). De plus, bien que l’eau ne soit pas pressurisée au lancement, certains systèmes exigent de la pressuriser dans l’espace (ou de stocker les gaz électrolysés dans des réservoirs sous pression). Cela réintroduit une certaine complexité des systèmes pressurisés, mais seulement après l’arrivée en orbite. Les planificateurs de mission doivent aussi prendre en compte le bouillonnement du propergol – l’eau dans un réservoir chauffé pourrait fuir ou s’évaporer lors d’une mission de longue durée si elle n’est pas correctement scellée et refroidie.

Héritage en vol et confiance : En 2025, la propulsion à l’eau reste encore une technologie relativement nouvelle dans les flottes opérationnelles. De nombreux opérateurs de satellites adoptent une approche « attendre et voir », souhaitant s’assurer que la technologie est éprouvée. Les premiers utilisateurs comme HawkEye 360 (qui a utilisé des propulseurs à eau en 2018) et le programme Star Sphere de Sony (2023) ont contribué à renforcer la confiance geekwire.com, phys.org. Mais les clients les plus prudents pourraient exiger davantage de démonstrations, surtout pour des missions critiques, avant d’abandonner les propulseurs chimiques éprouvés. Il y a eu aussi quelques petits incidents : par exemple, la mission Pathfinder Technology Demonstrator-1 (PTD-1) de la NASA en 2021 visait à prouver le propulseur Hydros de Tethers en orbite nasa.gov. Bien que la mission ait été en grande partie un succès, toute anomalie ou sous-performance (si elles ont été rencontrées) constitue des leçons dont les futures versions pourront tirer profit. Il convient de noter que même les tests réussis n’ont pour l’instant qu’une durée limitée (quelques minutes de fonctionnement). L’endurance à long terme de ces systèmes (des centaines d’allumages sur plusieurs années) est en cours de test mais n’est pas encore totalement validée dans l’espace. Cela évolue rapidement, car des entreprises comme Momentus ont désormais allumé leurs propulseurs à eau des dizaines de fois en orbite nasdaq.com. Chaque nouvelle mission repousse les limites, rapprochant la propulsion à l’eau d’une option grand public. En attendant, ingénieurs et régulateurs évaluent soigneusement ces propulseurs afin d’établir des normes et des bonnes pratiques (par exemple, s’assurer qu’un satellite « alimenté à l’eau » puisse être désorbité en toute sécurité en fin de vie en réservant un peu d’eau pour une dernière poussée de désorbitation – une exigence pour la réduction des débris spatiaux).

En résumé, les limitations de la propulsion à l’eau – poussée immédiate plus faible, besoins énergétiques, et risques liés à une technologie encore jeune – font qu’elle n’est pas encore la solution miracle pour tous les scénarios. Mais les progrès rapides de ces dernières années laissent penser que ces défis sont sur le point d’être surmontés un à un, comme nous allons le voir à travers des missions et acteurs concrets.

Premières innovations et jalons historiques

Le concept d’utiliser de l’eau comme propulseur spatial circule depuis des décennies. Les chercheurs de la NASA à l’époque d’Apollo avaient reconnu que l’eau pouvait être transformée en hydrogène/oxygène – la même combinaison puissante qui alimentait les navettes spatiales – si l’on disposait d’énergie dans l’espace spinoff.nasa.gov. Mais tout au long du XXe siècle, l’idée est restée sur la planche à dessin ; les fusées chimiques utilisant des carburants toxiques stockables étaient tout simplement plus matures et offraient une poussée supérieure pour la technologie de l’époque. Ce n’est qu’avec la miniaturisation des satellites et les avancées dans l’énergie électrique que la propulsion à l’eau a retrouvé de la pertinence. Voici quelques étapes clés ayant mené à l’état actuel :

• 2011–2017 : L’essor des CubeSats (minuscules satellites construits à partir de cubes de 10 cm) a créé un besoin pour des propulseurs tout aussi petits et sûrs. Des groupes de recherche ont recommencé à considérer l’eau comme un propulseur idéal pour CubeSat, car de nombreux fournisseurs de lancements interdisaient les carburants chimiques sur les charges utiles secondaires. En 2017, une équipe de l’Université Purdue dirigée par la Prof. Alina Alexeenko a dévoilé un micropropulseur appelé FEMTA (Film-Evaporation MEMS Tunable Array) qui utilise de l’eau ultra-purifiée mobilityengineeringtech.com. FEMTA utilise des capillaires de 10 microns gravés dans du silicium ; la tension de surface maintient l’eau en place jusqu’à ce qu’un chauffage la fasse bouillir, éjectant des micro-jets de vapeur. Lors de tests en chambre à vide, un propulseur FEMTA a produit une poussée contrôlable dans la plage de 6 à 68 µN avec une impulsion spécifique d’environ 70 s futurity.org, sciencedirect.com. Quatre propulseurs FEMTA (avec environ une cuillère à café d’eau au total) pouvaient faire pivoter un CubeSat 1U en moins d’une minute en utilisant seulement 0,25 W de puissance mobilityengineeringtech.com. Ce fut une avancée majeure démontrant que même des systèmes très basse puissance pouvaient fournir un contrôle d’attitude significatif en utilisant de l’eau. Alexeenko a souligné l’intérêt de l’eau non seulement pour les orbites terrestres mais aussi pour l’utilisation des ressources dans l’espace – « On pense que l’eau est abondante sur la lune martienne Phobos, ce qui en ferait potentiellement une immense station-service dans l’espace… [et] un propulseur très propre » mobilityengineeringtech.com.
• 2018 : La première utilisation opérationnelle de la propulsion à l’eau en orbite a eu lieu. Une startup américaine, Deep Space Industries (DSI), avait développé le propulseur électrothermique Comet, un petit dispositif qui fait bouillir de l’eau et la projette pour manœuvrer des smallsats. En décembre 2018, les propulseurs Comet de DSI ont volé sur quatre satellites commerciaux : trois pour la constellation radiofréquence HawkEye 360 et un pour la démonstration d’imagerie radar de Capella Space geekwire.com. Ces petits satellites ont utilisé avec succès la propulsion à l’eau pour ajuster leur orbite, marquant les débuts des moteurs alimentés à l’eau fonctionnant dans l’espace. À peu près à la même époque, un CubeSat japonais 3U nommé AQT-D (Aqua Thruster-Demonstrator), développé à l’Université de Tokyo, a été déployé depuis l’ISS. AQT-D a testé un système de resistojet à eau en orbite fin 2019, démontrant des changements d’attitude et de petites modifications d’orbite ; il s’agissait d’un des premiers tests en orbite par le Japon qui a jeté les bases de la startup Pale Blue par la suite blog.satsearch.co.
• 2019 : L’intérêt de la NASA pour la propulsion à l’eau est passé de la théorie à la pratique. Tethers Unlimited, dans le cadre de contrats SBIR de la NASA et d’un partenariat « Tipping Point », a livré un propulseur HYDROS-C prêt à voler pour CubeSatsspinoff.nasa.govspinoff.nasa.gov. La NASA a intégré ce système à la mission Pathfinder Technology Demonstrator 1 (PTD-1), un CubeSat 6U. Bien que le lancement ait été retardé à 2021, cette mission visait à être la « première démonstration d’un système de propulsion de vaisseau spatial à base d’électrolyse de l’eau dans l’espace » nasa.gov. La simple approbation d’une charge utile de propulsion à l’eau indiquait la confiance de la NASA dans sa sécurité et son utilité pour les petites missions. Dans le secteur privé, DSI a été rachetée par Bradford Space en 2019 geekwire.com, recentrant totalement DSI sur la propulsion. Bradford a continué à commercialiser le propulseur Comet comme alternative non toxique pour les petits satellites, et même de grands intégrateurs s’y sont intéressés – LeoStella (le fabricant de la constellation d’observation de la Terre BlackSky) a décidé d’adopter les propulseurs à eau Comet pour ses futurs satellites geekwire.com. À la fin de 2019, l’élan était clair : la propulsion à l’eau était passée des prototypes de laboratoire aux véritables engins spatiaux et attirait des investissements sérieux.
• 2020–2021 : Plusieurs événements majeurs ont maintenu les propulseurs à eau sous les projecteurs. Une startup basée à Washington, Momentus Inc. a émergé avec des plans ambitieux pour des remorqueurs spatiaux (véhicules de transfert orbital) propulsés par des moteurs à plasma d’eau. Cofondée par un entrepreneur russe, Momentus a attiré l’attention pour ses promesses de « propulsion à plasma d’eau », bien que des obstacles réglementaires aient retardé ses premiers lancements jusqu’en 2021. Parallèlement, en 2020, la startup japonaise Pale Blue Inc. issue des laboratoires de l’Université de Tokyo, visait à commercialiser la propulsion à eau sur le marché japonais et mondial phys.org. Leur feuille de route incluait de petites unités résistojet et des propulseurs ioniques et à effet Hall plus avancés utilisant de l’eau. Début 2021, la NASA a finalement lancé PTD-1 (sur le vol partagé Transporter-1 de SpaceX) transportant le propulseur Hydros nasa.gov. Au cours d’une mission de 4 à 6 mois, PTD-1 devait effectuer des changements d’orbite en utilisant du carburant à base d’eau, démontrant ainsi la performance et la fiabilité nécessaires pour une utilisation future nasa.gov. Cette mission a été l’aboutissement de près d’une décennie de travail par Tethers et la NASA, montrant qu’un satellite de la taille d’une boîte à chaussures pouvait disposer d’un « système de propulsion à faible coût et haute performance » utilisant de l’eau nasa.gov. 2021 a également vu l’Agence spatiale européenne achever une étude sur la viabilité de la propulsion à eau, l’identifiant comme un choix de premier plan pour certaines classes de missions (notamment les satellites LEO d’une tonne) et incitant des entreprises comme l’allemande OMNIDEA-RTG à lancer des efforts de développement en Europe esa.intesa.int.

Cette histoire précoce a posé les bases en prouvant le concept et l’adoption initiale. Nous allons maintenant examiner les acteurs actuels qui développent la propulsion à eau à grande échelle et les missions qui mettent en valeur ses capacités.

Acteurs clés faisant progresser la propulsion à eau

D’ici 2025, un écosystème dynamique d’entreprises et d’agences spatiales fait passer la propulsion à base d’eau de la démonstration au déploiement. Voici quelques-unes des organisations notables et leurs contributions :

• Tethers Unlimited (USA) & NASA : Tethers Unlimited (TUI) a été un pionnier avec ses propulseurs à électrolyse de l’eau Hydros, développés grâce à un financement SBIR de la NASA spinoff.nasa.gov. En partenariat avec NASA Ames et Glenn, TUI a fait voler l’Hydros-C lors de la mission PTD-1 de la NASA, faisant de lui un précurseur de la propulsion à eau dans les CubeSats spinoff.nasa.gov. TUI a également construit des unités Hydros-M plus grandes pour des satellites de 50 à 200 kg dans le cadre d’un contrat NASA Tipping Point, livrant des propulseurs à Millennium Space Systems pour des essais spinoff.nasa.gov. Le soutien continu de la NASA (à travers des programmes comme Small Spacecraft Technology et les futures missions de maintenance en orbite) indique une forte confiance de l’agence dans le propulseur à eau pour des engins spatiaux sûrs et ravitaillables. Hoyt, PDG de TUI, imagine que les propulseurs à eau seront finalement équipés de ports de ravitaillement, capables de se réapprovisionner auprès des dépôts Orbit Fab ou d’opérations minières sur astéroïdes spinoff.nasa.gov.
• Momentus Inc. (États-Unis) : Momentus a développé un Microwave Electrothermal Thruster (MET) unique qui utilise de l’eau pour créer des jets de plasma, et l’a intégré dans le véhicule de transfert orbital Vigoride. Malgré un parcours semé d’embûches (y compris un examen réglementaire américain et une fusion SPAC retardée), Momentus a réussi à faire voler plusieurs démonstrations de Vigoride en 2022–2023. Lors de sa mission Vigoride-5 de janvier 2023, Momentus « a testé son propulseur MET en orbite avec 35 allumages », validant la performance du propulseur dans divers cas d’utilisation nasdaq.com. Lors d’un test, Vigoride-5 a relevé son orbite d’environ 3 km en utilisant uniquement la propulsion à eau spaceref.com. Chris Hadfield, membre du conseil d’administration de l’entreprise, a été un fervent défenseur, soulignant que « nous trouvons beaucoup plus d’eau dans notre système solaire » à utiliser comme propulseur et que le MET de Momentus est essentiellement « une buse sur un micro-ondes » qui peut même transformer l’eau en plasma pour la poussée spaceref.com. Momentus propose désormais des services de navette spatiale, tirant parti du faible coût de l’eau pour potentiellement concurrencer sur les prix. Ils ont également proposé des projets ambitieux, comme l’utilisation d’un remorqueur à base d’eau pour rehausser l’orbite du télescope Hubble afin de prolonger sa durée de vie spaceref.com. Bien que Momentus doive encore prouver sa viabilité commerciale, il a indéniablement fait progresser la technologie en démontrant à plusieurs reprises un système de propulsion à eau évolutif en orbite.
• Pale Blue (Japon) : Une startup née à l’Université de Tokyo, Pale Blue est le nom à surveiller dans la propulsion à eau en Asie. En mars 2023, le propulseur resistojet à eau de Pale Blue a propulsé le satellite EYE de Sony (du projet Star Sphere) – la première mise à feu en orbite d’un moteur à eau japonais développé par une entreprise privée phys.org. Le propulseur a effectué une combustion de deux minutes qui a modifié l’orbite du CubeSat comme prévu, une étape importante pour l’entreprise phys.org. Pale Blue propose une gamme de propulseurs : des modules resistojet PBR- series (10, 20, 50) pour petits satellites, au futur propulseur ionique à eau PBI et même un propulseur à effet Hall à eau (PBH) prévu pour 2028 blog.satsearch.co. Leur propulseur PBR-20 (1 mN de poussée, >70 s Isp) a été testé lors de vols en 2019 et 2023, et un PBR-50 plus grand (10 mN de poussée) a été lancé début 2024 pour sa première mission blog.satsearch.co. En 2025, Pale Blue doit démontrer le premier moteur ionique à eau au monde de taille 1U sur deux missions rideshare de D-Orbit (juin et octobre) payloadspace.com. Le gouvernement japonais soutient fortement Pale Blue – un programme de 2024 a attribué à l’entreprise jusqu’à 27 millions de dollars pour faire progresser sa propulsion à base d’eau pour des applications commerciales et de défense (signe d’un intérêt national pour la propulsion non toxique des satellites). Avec des partenariats (comme avec la société italienne D-Orbit) et un financement important, Pale Blue vise à bouleverser le marché de la propulsion des petits satellites avec des systèmes à eau sûrs et rechargeables.
• Bradford Space (États-Unis/Europe) : Après avoir acquis Deep Space Industries en 2019, Bradford Space a hérité du Comet water thruster et l’a depuis fourni à de nombreuses missions satellitaires. Le Comet est présenté comme « le premier système de propulsion à eau opérationnel au monde » et a été mis en œuvre par plusieurs clients geekwire.com. Notamment, les satellites pathfinder de HawkEye 360 et le satellite de démonstration Whitney de Capella en 2018 ont chacun utilisé des propulseurs Comet pour le maintien en orbite geekwire.com. Le fabricant LeoStella, basé à Seattle, a également choisi les moteurs Comet pour la deuxième génération des satellites d’imagerie BlackSky qu’il construit, ce qui témoigne de la confiance dans la fiabilité de Comet geekwire.com. Le propulseur Comet fournit environ 17 mN de poussée et 175 s d’Isp blog.satsearch.co, utilisant un chauffage électrothermique pour expulser la vapeur d’eau. Bradford le commercialise comme une alternative « sûre pour le lancement » aux systèmes à hydrazine sur les petits et moyens satellites blog.satsearch.co. Avec des bureaux aux États-Unis et en Europe, Bradford intègre également la technologie Comet dans les conceptions de futures missions lointaines (par exemple, leur Xplorer proposé pour les missions vers les astéroïdes pourrait utiliser la propulsion à eau pour manœuvrer dans l’espace profond geekwire.com). À mesure que les constellations se multiplient, la production par Bradford de propulseurs à eau éprouvés en vol le positionne comme un fournisseur clé pour les entreprises souhaitant une propulsion non dangereuse à grande échelle.
• ArianeGroup & partenaires européens (UE) : En Europe, le grand maître d’œuvre aérospatial ArianeGroup a pris la tête de la propulsion à base d’eau, visant à équiper les satellites LEO et MEO de prochaine génération. Sur leur site de Lampoldshausen en Allemagne, l’équipe d’ArianeGroup a construit un moteur hybride électrochimique à eau (très similaire au concept Hydros de Tethers) ariane.group. Fin 2023, ils ont révélé des détails : le système peut électrolyser l’eau en ~90 minutes puis effectuer une combustion bipropulseur de 30 secondes, avec une impulsion spécifique globale d’environ 300 secondes ariane.group. La conception est modulaire et évolutive – ils peuvent augmenter le nombre de cellules d’électrolyseur, la taille du réservoir ou le nombre de chambres de propulsion pour répondre aux différents besoins des satellites ariane.group. ArianeGroup affirme que le système pourrait être « trois fois moins coûteux » que la propulsion chimique actuelle pour les constellations ariane.group. Avec le soutien de l’ESA et du DLR (agence spatiale allemande), ArianeGroup prévoit une démonstration en orbite d’ici l’automne 2026 sur le satellite ESMS, qui utilisera le moteur à eau pour les ajustements d’orbite et le maintien à poste ariane.group. Cette démonstration validera le fonctionnement de l’électrolyseur en microgravité et la performance du moteur bimode dans l’espace. L’investissement européen montre qu’ils considèrent la propulsion à l’eau comme une alternative compétitive et durable pour les réseaux de satellites, d’autant plus que de nouvelles réglementations imposeront bientôt des ergols « verts » pour réduire les risques au lancement.
• Autres startups remarquables : Au-delà des grands noms mentionnés ci-dessus, de nombreuses startups à travers le monde innovent dans la propulsion à l’eau. Aurora Propulsion Technologies (Finlande) propose de petits propulseurs à eau de la série ARM pour CubeSats, incluant des modules pour un contrôle complet sur 3 axes de satellites 1U–12U utilisant de minuscules microjets d’eau blog.satsearch.co. SteamJet Space Systems (Royaume-Uni) a développé les bien nommés Steam Thruster One et propulseur “TunaCan”, qui sont des moteurs électrothermiques à eau compacts s’intégrant dans le volume inutilisé des déployeurs CubeSat blog.satsearch.co. Ceux-ci ont été testés en vol sur au moins une mission CubeSat, montrant que même les nano-satellites peuvent effectuer des manœuvres orbitales avec un peu d’eau chauffée blog.satsearch.co. En France, ThrustMe (connu pour ses propulseurs électriques à iode) a exploré l’utilisation de l’eau comme ergol dans certains concepts, et en Italie, des startups financées par l’ESA envisagent également l’eau pour les étages supérieurs de petits lanceurs ou des remorqueurs orbitaux. De plus, un acteur intriguant est URA Thrusters, qui a présenté une gamme de systèmes propulsés à l’eau – d’un propulseur à effet Hall pouvant utiliser de la vapeur d’eau ou de l’oxygène blog.satsearch.co, à des propulseurs à électrolyse “ICE” combinant séparation de l’eau à l’échelle MEMS et combustion blog.satsearch.co, jusqu’à un Hydra hybride associant un propulseur Hall à un moteur chimique pour des performances flexibles blog.satsearch.co. Bien que certains de ces systèmes soient encore à l’état de concept, l’ampleur du développement souligne un point : la propulsion à l’eau n’est pas une simple curiosité, mais un vaste mouvement technologique attirant des innovateurs du monde entier.

Un prototype de vol du système de propulsion à eau HYDROS-C de Tethers Unlimited pour CubeSats. Cette unité compacte contient des réservoirs d’eau, un électrolyseur, des vessies à gaz et une tuyère de fusée spinoff.nasa.gov. De tels systèmes restent inertes jusqu’à l’arrivée en orbite, où l’énergie solaire est utilisée pour séparer l’eau en ergols hydrogène/oxygène pour la poussée.

Missions et jalons : la propulsion à l’eau en action

Les missions spatiales récentes ont prouvé la faisabilité des propulseurs à eau et continuent d’en repousser les capacités. Voici une chronologie des missions et démonstrations notables mettant en avant la propulsion à l’eau :

• 2018 – Première utilisation en orbite : Les satellites HawkEye 360 Pathfinder (3 en formation) et un satellite radar Capella Space utilisent chacun les propulseurs à eau Comet de DSI pour le maintien en orbite après leur lancement en décembre 2018 geekwire.com. Ils deviennent les premiers satellites commerciaux à fonctionner avec du propergol à base d’eau, réalisant avec succès des manœuvres et validant le propulseur dans l’espace.
• 2019 – Démonstration déployée depuis l’ISS : Le AQT-D (Aquarius) CubeSat 3U de l’Université de Tokyo, déployé depuis la Station spatiale internationale, utilise ses propulseurs à eau de type résistojet en orbite. Le système permet le contrôle d’attitude et de petits changements orbitaux, marquant la première démonstration japonaise de propulsion à l’eau dans l’espace. Cette mission a prouvé qu’un propulseur à eau multi-buses pouvait fonctionner en microgravité et a jeté les bases des conceptions ultérieures de Pale Blue blog.satsearch.co.
• 2021 – NASA PTD-1 : Pathfinder Technology Demonstrator-1, un CubeSat 6U de la NASA, réalise le premier test de propulsion par électrolyse de l’eau en orbite. Transportant environ 0,5 litre d’eau, le moteur Hydros de PTD-1 effectue des manœuvres de poussée programmées, démontrant que la séparation de l’eau en H₂/O₂ et leur combustion peuvent propulser un satellite comme prévu nasa.gov. Cette mission, qui a duré plusieurs mois, a vérifié la performance, la sécurité et la capacité de redémarrage du système, offrant ainsi aux petits satellites une nouvelle option éprouvée pour le contrôle d’orbite.
• 2022 – Début de Vigoride : Momentus lance Vigoride-3 (son premier véhicule de service orbital) en mai 2022. Bien que les premiers tests de propulseur soient limités (le véhicule ayant rencontré quelques anomalies lors des premières opérations spacenews.com), la mission pose les bases de tests progressifs du MET à base d’eau. Momentus établit le contact et apprend à utiliser la nouvelle propulsion dans l’environnement spatial réel news.satnews.com, préparant ainsi des améliorations pour les vols suivants.
• 2023 – Multiples succès : Cette année marque un tournant avec plusieurs victoires pour la propulsion à l’eau :
  • Momentus Vigoride-5 (janv. 2023) : Effectue avec succès 35 allumages de propulseur de son MET à eau en orbite, élevant son orbite et ajustant son attitude en utilisant uniquement des jets de plasma d’eau nasdaq.com. Il s’agit d’une preuve majeure qu’un véhicule plus grand (~250 kg) peut utiliser la propulsion à eau pour des changements d’orbite significatifs.
  • Momentus Vigoride-6 (avr. 2023) : Poursuit les essais et effectue même une insertion en orbite pour un client (bien qu’un problème de synchronisation logicielle ait entraîné une légère erreur d’inclinaison orbitale) nasdaq.com. Vigoride-6 reste opérationnel, validant davantage la fiabilité du système de propulsion.
  • Pale Blue EYE Demo (mars 2023) : Le CubeSat EYE de Sony effectue une manœuvre de rehaussement d’orbite en utilisant le propulseur à eau de Pale Blue pendant ~120 secondes phys.org. Le succès de cette démonstration – rapprochant le satellite de son orbite cible pour la photographie terrestre – confirme la fonctionnalité orbitale du propulseur et est largement rapporté comme l’entrée du Japon dans la propulsion à eau phys.org.
  • EQUULEUS autour de la Lune (fin 2022–2023) : Bien que peu médiatisé dans les médias grand public, il convient de noter EQUULEUS, un CubeSat JAXA-Université de Tokyo lancé vers la Lune lors d’Artemis I (nov. 2022), qui embarquait un système resistojet à eau pour les ajustements de trajectoire sciencedirect.com. Il a utilisé des propulseurs à eau pour effectuer avec succès des corrections de trajectoire en route vers le point de Lagrange Terre-Lune, démontrant la propulsion à eau dans l’espace cislunaire – une première pour des opérations au-delà de l’orbite basse terrestre (LEO).
• 2024 – Changement d’échelle : La propulsion à eau commence à apparaître sur davantage de satellites opérationnels :
  • Déploiements en flotte : Les prochaines séries de satellites de Hawkeye 360 et les nouveaux satellites SAR de Capella continuent d’utiliser les propulseurs Comet à base d’eau en service de routine, avec le soutien de Bradford. De plus, les satellites Gen-2 de BlackSky lancés en 2024 intègrent la propulsion à eau Comet pour la maintenance orbitale de la constellation d’imagerie terrestre geekwire.com.
  • Nouveaux lancements de propulseurs : Les plus grands propulseurs PBR-50 de Pale Blue seront lancés pour la première fois début 2024 lors d’un vol partagé de petits satellites (mission exacte non divulguée), avec pour objectif de fournir ~10 mN de poussée à un microsatellite en orbite blog.satsearch.co. Cela marque le début de la qualification de la propulsion à l’eau pour des classes de petits satellites plus grandes.
  • Infrastructures : Des entreprises comme Orbit Fab annoncent leur intention de faire de l’eau l’une des options de carburant pour leurs dépôts de propergol orbitaux proposés, et le projet TALOS de la NASA envisage des « réservoirs largables » à base d’eau pour les remorqueurs spatiaux lointains – reflétant une acceptation plus large du fait que l’eau fera partie de la chaîne logistique spatiale dans les années à venir.
• 2025 – À venir et en cours : Des missions passionnantes sont au programme :
  • Vols Pale Blue D-Orbit : Le premier propulseur ionique à eau (PBI) sera testé en vol sur le Ion Satellite Carrier de D-Orbit à la mi-2025 et fin 2025 payloadspace.com. Ces essais mesureront la poussée à haut rendement et ouvriront la voie à des unités ioniques commerciales utilisant de l’eau au lieu du xénon ou du krypton.
  • Expérience JAXA RAISE-4 : L’agence spatiale japonaise prévoit de lancer le satellite de démonstration technologique RAISE-4 en 2025, qui devrait embarquer le tout dernier système de propulsion de Pale Blue (probablement le PBI amélioré) pour des essais en orbite basse terrestre blog.satsearch.co.
  • Commercialisation par Momentus : Momentus prévoit de passer des tests purs aux missions opérationnelles, en proposant de transporter les charges utiles des clients. D’ici 2025, ils visent à commencer à fournir des services de rehaussement d’orbite — par exemple, amener de petits satellites d’une orbite de déploiement partagée à une orbite plus haute souhaitée — en utilisant uniquement la propulsion à l’eau. Ce sera un test décisif de la viabilité économique des propulseurs à eau lors de missions réelles.
  • Démo du moteur à eau de l’ESA : En Europe, les préparatifs finaux débutent pour la mission Spectrum Monitoring Satellite (ESMS) prévue en 2026, dont le système de propulsion à l’eau sera intégré et testé au sol en 2025 ariane.group. Si tout se passe bien, cette mission deviendra le premier satellite commercial à grande échelle à utiliser l’eau comme propulsion principale (et non seulement comme unité de démonstration).

Cette chronologie montre une nette accélération : d’expériences ponctuelles il y a quelques années à plusieurs engins spatiaux utilisant l’eau aujourd’hui, et bien d’autres en préparation. Chaque succès renforce la confiance et l’expérience, ce qui attire à son tour de nouveaux utilisateurs. D’ici le milieu des années 2020, la propulsion à l’eau sort de la phase expérimentale pour entrer dans la boîte à outils des concepteurs de missions.

Représentation artistique d’un petit satellite (le cubesat EYE de Sony) qui, en 2023, a utilisé un propulseur résistojet à base d’eau de Pale Blue pour ajuster son orbite phys.orgphys.org. Cette démonstration a marqué la première utilisation dans l’espace de la propulsion à eau par une startup japonaise, et le changement d’orbite du satellite a confirmé la performance du propulseur.

Les dernières avancées (2024–2025) et perspectives

Les deux dernières années ont connu des avancées rapides, et la tendance devrait se poursuivre. Les actualités et développements récents en 2024–2025 montrent que la propulsion à eau atteint de nouveaux sommets :

• Financement et soutien de l’industrie : Reconnaissant la valeur stratégique de la propulsion non toxique, les agences gouvernementales investissent dans les propulseurs à eau. En 2024, le METI japonais a accordé à Pale Blue une subvention de plusieurs milliards de yens (jusqu’à environ 27 millions de dollars) pour développer sa technologie de propulsion à eau à des fins commerciales et de défense pour les satellites spacenews.com. Cette injection de fonds aidera Pale Blue à augmenter les niveaux de poussée et à développer des systèmes plus grands adaptés à des satellites plus imposants. Les programmes Horizon européens financent également des solutions de propergols verts, avec des conceptions à base d’eau au premier plan, comme en témoigne le soutien de l’ESA à la démonstration d’ArianeGroup prévue pour 2026 ariane.group. Même le DoD américain a manifesté de l’intérêt pour une propulsion CubeSat sûre pour les projets de la Space Force, où la sécurité de l’eau est un argument de vente.
• Propulseurs à haute puissance : Sur le plan technologique, les développeurs poussent les moteurs à eau vers une puissance et des performances accrues. Une avancée majeure à l’horizon est celle des propulseurs à effet Hall à eau – combinant l’efficacité des moteurs à plasma Hall avec un propergol à base d’eau. Le propulseur PBH prévu par Pale Blue pour 2028 en est un exemple blog.satsearch.co, et le système conceptuel Hydra d’URA Thrusters (double Hall + chimique) en est un autre blog.satsearch.co. S’ils se concrétisent, ces systèmes pourraient accomplir des missions qui, aujourd’hui, ne sont possibles qu’avec la propulsion chimique ou de gros propulseurs électriques, comme les transferts rapides d’orbite ou les trajectoires interplanétaires, mais avec l’avantage d’un ravitaillement facile grâce à l’eau. De plus, Momentus et d’autres étudient comment augmenter encore l’ISP de leurs MET, possiblement en utilisant des fréquences micro-ondes plus élevées ou des cavités résonantes innovantes pour surchauffer l’eau plus efficacement. Une impulsion spécifique d’environ 1000 s pourrait être atteignable dans les prochaines itérations, ce qui placerait définitivement les propulseurs à eau dans la même catégorie que les moteurs ioniques traditionnels en termes d’efficacité.
• Intégration dans les constellations : 2024 a marqué les premiers déploiements répétés significatifs de la propulsion à eau dans les constellations de satellites. Par exemple, chaque nouveau satellite d’imagerie BlackSky est désormais équipé d’un propulseur à eau Bradford Comet pour le maintien d’orbite, ce qui signifie que des dizaines de satellites identiques fonctionneront au propergol eau tout au long de leur vie geekwire.com. Le second cluster de Hawkeye 360 (lancé en 2022–2023) utilise également la propulsion à base d’eau pour le vol en formation. Cette adoption généralisée est une avancée en soi – la propulsion à eau n’est plus une simple expérimentation ponctuelle, mais un composant standard dans certaines flottes. À l’avenir, de nombreuses mégaconstellations proposées pour l’IoT et l’observation de la Terre envisagent des options de propulsion verte, et l’eau figure en bonne place sur cette liste en raison de son faible coût système. À mesure que la production de ces propulseurs augmente, le coût unitaire baissera, ce qui encouragera encore davantage leur adoption.
• Applications novatrices : Les ingénieurs trouvent de nouvelles façons créatives d’exploiter la polyvalence de l’eau. Une idée en développement est le contrôle d’attitude basé sur l’électrolyse – utilisant de minuscules quantités de gaz électrolysé pour des jets d’attitude précis, puis en recombinant l’eau, dans une boucle fermée. Une autre consiste à utiliser l’eau comme masse de travail dans la propulsion solaire thermique : concentrer la lumière du soleil pour chauffer directement l’eau en vapeur afin de produire de la poussée (essentiellement une chaudière à vapeur dans l’espace alimentée par le Soleil, ce qui pourrait être très efficace dans le système solaire interne). Les chercheurs testent également des ergols à base d’eau pour les atterrisseurs et les hoppers pour la Lune/Mars. La mission Flashlight de la NASA sur la Lune (bien qu’elle ait finalement rencontré des problèmes) avait envisagé l’eau comme ergol candidat au début de sa conception. Et en regardant plus loin, l’eau pourrait être l’ergol pour les fusées thermiques nucléaires ou la propulsion à énergie dirigée, où une source d’énergie externe (comme un laser au sol) chauffe l’eau sur un vaisseau spatial pour produire de la poussée reddit.com. La nature bénigne de l’eau permet ces concepts hors des sentiers battus qui seraient impensables avec des ergols toxiques ou rares.
• Approbations d’experts : La révolution de la propulsion à l’eau n’a pas échappé aux leaders de l’industrie spatiale. L’enthousiasme de Chris Hadfield pour les propulseurs à eau de Momentus spaceref.com, et des citations comme « Je suis sûr que l’eau est le carburant du futur » de la part de chefs de projet européens ariane.group, reflètent un consensus croissant selon lequel cette technologie est là pour durer. Lors d’interviews et de conférences (telles que la Small Satellite Conference et le Space Propulsion Workshop en 2024), les experts ont salué le compromis entre sécurité et performance qu’offrent les systèmes à eau. « Une bonne performance propulsive doit être équilibrée par la sécurité – PTD-1 répondra à ce besoin, » a déclaré David Mayer de la NASA en présentant la première démonstration de propulseur à eau nasa.gov. Cette déclaration résume bien pourquoi l’eau a gagné du terrain : elle atteint le juste équilibre entre la haute performance de la propulsion chimique et la sécurité de la propulsion électrique. Les planificateurs de missions spatiales reprennent de plus en plus ce point de vue dans les publications spécialisées et les panels.

Alors qu’en 2025, la trajectoire des propulseurs de satellites à eau est clairement à la hausse. La prochaine grande étape sera probablement une mission phare qui s’appuie véritablement sur la propulsion à l’eau pour un objectif critique – peut-être un CubeSat lunaire utilisant l’eau pour entrer en orbite autour de la Lune, ou un engin de maintenance se ravitaillant de façon autonome auprès d’un dépôt et remorquant un satellite. Chaque année, les limites sont repoussées. Si la tendance actuelle se poursuit, d’ici la fin des années 2020, nous pourrions voir des moteurs à eau propulser des engins spatiaux vers des astéroïdes et retour, élever et abaisser des centaines de satellites en orbite, et ce avec un impact environnemental minimal et une capacité complète de ravitaillement en orbite. Ce qui a commencé comme une idée non conventionnelle est devenu une technologie pratique qui pourrait rendre les opérations spatiales plus abordables, durables et flexibles que jamais auparavant.

Conclusion : Une nouvelle ère propulsée par H₂O

La propulsion des satellites à l’eau n’est plus un concept futuriste – elle est là, faisant ses preuves mission après mission. En quelques années, nous sommes passés des premiers jets de vapeur d’eau poussant un minuscule CubeSat, à des engins spatiaux entièrement manœuvrables utilisant l’eau pour changer d’orbite et réaliser des opérations complexes. L’attrait de l’eau comme propulseur spatial ultime réside dans sa simplicité élégante. Comme le notait le rapport technologique de l’ESA, l’eau est « une ressource sous-utilisée – sûre à manipuler et écologique », tout en contenant « deux propulseurs très combustibles une fois électrolysés », offrant en somme la puissance d’un carburant de fusée sous une forme bénigne esa.int. Cette double nature – stockage facile sous forme liquide, utilisation énergétique sous forme gazeuse – confère à l’eau un avantage unique.

Nous assistons à une convergence de facteurs rendant les propulseurs à eau pratiques : de meilleures petites pompes et résistances électriques, des panneaux solaires plus efficaces pour les alimenter, des propulseurs imprimés en 3D optimisés pour la vapeur ou le plasma, et une demande en plein essor pour des petits satellites nécessitant une propulsion à faible coût. Les défis (poussée limitée, besoins en énergie) sont relevés par une ingénierie innovante, et les succès s’accumulent. Surtout, la propulsion à l’eau s’inscrit dans la dynamique globale de durabilité dans l’espace – réduction des produits chimiques toxiques, prolongation de la durée de vie des satellites grâce au ravitaillement, et même utilisation de ressources extraterrestres. Elle transforme l’eau, d’un simple consommable de survie, en un véritable vecteur de mobilité pour l’infrastructure spatiale.

Dans l’imaginaire collectif, le « carburant de fusée » a toujours été quelque chose d’exotique ou de dangereux. L’idée que l’eau – la même substance que nous buvons et utilisons pour nous laver – puisse propulser des satellites autour de la Terre ou au-delà est fascinante. Cela abaisse la barrière d’accès aux activités spatiales (pas besoin de carburants spécialisés, juste d’ingéniosité), et fait naître des visions de vaisseaux s’arrêtant dans des mines de glace lunaires ou des réservoirs d’astéroïdes pour faire le plein. La technologie est encore en évolution, mais sa trajectoire laisse penser que les propulseurs à eau pourraient devenir aussi courants dans les satellites que les moteurs électriques dans les voitures. Comme l’a plaisanté un dirigeant du secteur, la vieille blague « il suffit d’ajouter de l’eau » pourrait bien s’appliquer à l’avenir du voyage spatial.

En conclusion, la propulsion satellitaire à l’eau représente un changement de paradigme vers des opérations spatiales plus sûres, plus propres et, en fin de compte, plus vastes. Des petits CubeSats aux potentielles sondes interplanétaires, la modeste molécule de H₂O prouve qu’elle a ce qu’il faut pour nous emmener plus loin. Alors que l’élan (sans jeu de mots) continue de croître, ne soyez pas surpris si le prochain gros titre annonce : « Des engins spatiaux propulsés par l’eau atteignent la Lune – et continuent leur route. » L’ère de la fusée à eau est arrivée, et elle recèle un océan de possibilités pour la prochaine génération d’exploration spatiale spinoff.nasa.gov, spaceref.com.