High-Speed Diagnostic Tools Applied to the Study of New Hypergolic Hybrid Rocket Fuels

Le secteur spatial connait depuis quelques années déjà un essor fulgurant, notamment avec l’apparition d’un large écosystème de compagnies privées qui révolutionnent l’accès à l’espace. Le secteur spatial est encore aujourd’hui dominé par les moteurs à ergols liquides, qui font usage d’un carburant et d’un oxydant sous forme liquide pour générer de la poussée. Bien que forts performants, ces moteurs comportent souvent de hauts risques opérationnels inhérents aux ergols liquides. Ces substances sont souvent à des températures cryogéniques, très volatiles, et leur nature fluide engendre un risque élevé de déflagration ou de détonation en cas de fuite. Certains carburants liquides de haute performance, dits hypergoliques, sont extrêmement toxiques et dangereux pour l’environnement. Un carburant est dit hypergolique lorsqu’il a la capacité de s’enflammer spontanément en présence d’un oxydant à pression et température ambiante. Les dangers associés à l’utilisation de moteurs fusées liquides demeurent un facteur limitant quant à la réduction des coûts et des impacts environnementaux. Deux fronts de recherche scientifique et industrielle pourraient ensemble fournir une partie de la solution à ces problèmes. En premier lieu, les moteurs fusées dits hybrides pourraient servir d’alternative plus sécuritaire aux moteurs liquides. Un moteur fusée est dit hybride lorsqu’il fait usage d’un ergol sous forme solide et d’un ergol sous forme liquide. Les moteurs hybrides sont considérés plus sécuritaires que les moteurs liquides, puisque la différence de phase entre les deux ergols empêche leur mélange en cas de fuite. Les risques d’explosion dûs au mélange d’une grande quantité d’ergols en sont grandement diminués. En second lieu, des substances alternatives aux carburants hypergoliques toxiques traditionnels sont étudiées. Encore une fois, les moteurs hybrides peuvent être une source de solutions, puisque plusieurs substances solides à température ambiante ont démontrées de bonnes propriétés d’hypergolicité. Ce projet de recherche se penchera donc sur la combinaison de ces deux fronts de recherche : le développement de carburants pour moteurs fusées hybrides et hypergoliques. Plus particulièrement, le projet à pour but d’étudier le comportement à allumage de carburants enrichis de borazane, une substance solide, à faible toxicité, et hypergolique avec plusieurs oxydants communs. Ce borazane est mélangé à des carburants hybrides habituellement non- hypergoliques pour leur conférer cette propriété. Des carburants tels que de la paraffine enrichie de borazane connaissent déjà un fort intérêt dans la littérature, mais il y a encore plusieurs artères de recherche à explorer.