Molécule de méthane

L’hydrocarbure le plus simple, le méthane est un gaz de formule chimique de CH4.

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Propriétés chimiques et physiques du méthane

L’atome de carbone au centre de la molécule de méthane a 4 électrons de valence et a donc besoin de 4 électrons supplémentaires provenant de quatre atomes d’hydrogène pour compléter son octet. Les atomes d’hydrogène ont un angle de liaison de 109 degrés donnant à la molécule une géométrie tétraédrique.

Composant principal du gaz naturel, le méthane est important. La combustion d’une molécule de méthane en présence d’oxygène libère une molécule de CO2 La puissance excédentaire ou la puissance de pointe générée par les éoliennes ou les panneaux solaires pourrait théoriquement être utilisée pour l’équilibrage de la charge dans le réseau énergétique.

Carburant de fusée au méthane liquide

Sous une forme hautement raffinée, le méthane liquide est utilisé comme carburant de fusée.

Bien que des recherches sur l’utilisation du méthane existent depuis des décennies, aucun moteur à méthane de production n’a encore été utilisé sur les vols spatiaux orbitaux. Cela change et le méthane liquide a récemment été sélectionné pour le développement actif d’une variété de moteurs-fusées bipropellants.

Depuis les années 1990, un certain nombre de fusées russes ont été proposées pour utiliser du méthane liquide. Une proposition de moteur russe des années 1990 était le RD-192, une variante méthane / LOX du RD-191.

En 2005, des sociétés américaines, Orbitech et XCOR Aerospace, ont développé un moteur-fusée à oxygène liquide / méthane liquide de démonstration et un moteur plus gros de 7 500 livres de force (33 kN) de poussée en 2007 pour une utilisation potentielle comme moteur de retour lunaire CEV, avant que le programme CEV ne soit plus annulé.

Plus récemment, la société spatiale privée américaine SpaceX a annoncé en 2012 une initiative visant à développer des moteurs-fusées à méthane liquide,] comprenant, dans un premier temps, le très gros moteur-fusée Raptor. Raptor est conçu pour produire 4,4 méganewtons (1 000 000 lbf) de poussée avec une impulsion spécifique au vide (Isp) de 363 secondes et une Isp au niveau de la mer de 321 secondes, et devrait commencer les tests au niveau des composants en 2014. En février 2014, la conception du moteur Raptor s’est révélée être du type à cycle de combustion échelonné à plein débit très efficace et théoriquement plus fiable, où les deux flux de propergol – comburant et carburant — seront complètement en phase gazeuse avant d’entrer dans la chambre de combustion. Avant 2014, seuls deux moteurs-fusées à plein régime avaient déjà suffisamment progressé pour être testés sur des bancs d’essai, mais aucun moteur n’a terminé son développement ou n’a volé sur un véhicule de vol.

En octobre 2013, la China Aerospace Science and Technology Corporation, un sous-traitant public du programme spatial chinois, a annoncé avoir effectué un premier test d’allumage sur un nouveau moteur-fusée à méthane LOX. Aucune taille de moteur n’a été fournie.

En septembre 2014, une autre société spatiale privée américaine — Blue Origin – a annoncé publiquement qu’elle en était à sa troisième année de travail de développement sur un gros moteur-fusée à méthane. Le nouveau moteur, le Blue Engine 4, ou BE-4, a été conçu pour produire 2 400 kilonewtons (550 000 lbf) de poussée. Alors qu’il était initialement prévu d’être utilisé exclusivement sur un lanceur propriétaire Blue Origin, il sera désormais utilisé sur un nouveau moteur United Launch Alliance (ULA) sur un nouveau lanceur qui succède à l’Atlas V. ULA a indiqué en 2014 qu’ils effectueraient le vol inaugural du nouveau lanceur au plus tôt en 2019.

il est abondant dans de nombreuses parties du système solaire et pourrait potentiellement être récolté à la surface d’un autre corps du système solaire (en particulier, en utilisant la production de méthane à partir de matériaux locaux trouvés sur Mars ou Titan), fournissant du carburant pour un voyage de retour.

En 2013, le projet Morpheus de la NASA avait mis au point un petit moteur-fusée à méthane LOX restartable avec une poussée de 5 000 livres (22 kN) et une impulsion spécifique de 321 secondes adaptée aux applications en espace, y compris les atterrisseurs. De petits propulseurs à méthane LOX d’une force de 5 à 15 livres (22 à 67 N) ont également été développés pour être utilisés dans un système de contrôle de réaction (RCS).

SpaceNews rapporte début 2015 que l’agence spatiale française CNES travaille avec l’Allemagne et quelques autres gouvernements et proposera un moteur LOX/méthane sur un lanceur réutilisable d’ici mi-2015, les essais en vol étant peu probables avant environ 2026.

Voir aussi :

Quelle est la géométrie de la molécule de méthane ? Une activité interactive qui comprend une applet jmol de méthane.