Travailler et même vivre dans l’espace est passé du fantasme lointain à une réalité apparemment inévitable, mais la question demeure : à quoi ressemblera exactement la prochaine génération d’habitations spatiales ? Pour Max Space, la réponse est claire, et ce depuis des décennies, voire des siècles. Une nouvelle génération d’habitats extensibles pourrait offrir à la fois sécurité et suffisamment d’espace pour se dégourdir les jambes, et le premier sera construit en 2026.
La startup est dirigée par Aaron Kemmer, ancien de Made in Space, et Maxim de Jong, un ingénieur qui a soigneusement évité les feux de la rampe bien qu'il soit le co-créateur d'habitats extensibles comme celui actuellement attaché à la Station spatiale internationale.
Ils estiment que ce type de structure spatiale devrait connaître un succès phénoménal d’ici quelques années. En se positionnant comme successeur et comme amélioration fondamentale de modèles vieux de plusieurs décennies, ils peuvent conquérir un marché qui pourrait éventuellement représenter plusieurs milliards de dollars.
Les habitats extensibles de Max Space promettent d'être plus grands, plus solides et plus polyvalents que tout ce qui leur ressemble jamais lancé, sans parler du fait qu'ils seront moins chers et plus légers qu'une structure usinée solide. Et malgré leur apparence de ballon, ils sont, comme leurs prédécesseurs, assez résistants aux nombreux et divers dangers de l'espace.
Mais une start-up peut-elle réellement rivaliser avec les grandes entreprises aéronautiques qui ont des décennies d'expérience et d'expérience dans le domaine du vol ? De Jong ne semble pas s'inquiéter de cette partie.
« Mon mantra est de ne jamais essayer quelque chose que vous savez pouvoir faire à l’avance », m’a-t-il dit.
« … Ce qui me revient constamment en pleine figure », a-t-il ajouté.
L'héritage de Transhab
Les habitats extensibles existent depuis longtemps, mais leur première véritable utilisation remonte au projet TransHab de la NASA dans les années 1990, où l'approche fondamentale a été développée.
Contrairement à ce que l'on pourrait croire, les ballons gonflables ne sont pas de gros ballons. La couche extérieure visible est, comme pour de nombreux engins spatiaux, une fine couche qui réfléchit la lumière et dissipe la chaleur. La structure et la résistance se trouvent à l'intérieur et, depuis Transhab, la convention établie est la technique du « tissage en panier ».
Dans cette méthode, des sangles de Kevlar et d'autres matériaux à haute résistance sont alignées dans des directions alternées et cousues manuellement ensemble, et lors de l'expansion, elles forment une surface comme un panier tressé, avec la pression interne répartie uniformément sur les milliers d'intersections.
Ou du moins, c'est la théorie.
De Jong, par l'intermédiaire de sa société Thin Red Line Aerospace, a travaillé avec succès avec Bigelow Aerospace pour développer et lancer cette structure en forme de panier, mais il a eu des doutes dès le début sur la prévisibilité de tant de points, de chevauchements et d'interactions. Une minuscule irrégularité pourrait conduire à une défaillance en cascade, même bien en dessous des seuils de sécurité.
« J'ai regardé toutes ces sangles et, en tant que technicien de terrain, je me suis dit qu'il s'agissait d'un problème complexe. Dès que vous êtes sous ou surchargé, vous ne savez pas quel pourcentage de la charge va être transféré dans un sens ou dans l'autre », a-t-il déclaré. « Je n'ai jamais trouvé de solution à ce problème. »
Il a rapidement ajouté que les personnes qui travaillent aujourd'hui sur les conceptions de paniers tissés (principalement chez Sierra Nevada et Lockheed Martin) sont extrêmement compétentes et ont clairement fait progresser la technologie bien au-delà de ce qu'elle était au début des années 2000, lorsque les habitats extensibles pionniers de Bigelow ont été construits et lancés. (Genesis I et II sont toujours en orbite aujourd'hui après 17 ans, et l'habitat BEAM est attaché à l'ISS depuis 2016.)
Mais l'atténuation n'est pas une solution. Bien que le tissage en panier, avec son héritage de vol et ses tests approfondis, soit resté incontesté comme méthode de choix pour les avions extensibles, la présence d'une conception sous-optimale quelque part dans le monde a hanté De Jong, comme de telles choses hantent toujours les ingénieurs. Il existait sûrement un moyen de faire cela qui soit solide, simple et sûr.
Mylar et Bernoulli
La solution est arrivée, comme c'est souvent le cas, par un heureux hasard, il y a une vingtaine d'années. C'était une période difficile pour De Jong : au travail, après avoir repoussé les tentatives d'acquisition de Bigelow, son entreprise était en difficulté. À la maison, lui et sa femme « vivaient grâce à leurs cartes de crédit, nous avions vendu notre voiture ». Plus important encore, son fils était malade et hospitalisé.
« J'en avais vraiment marre des ballons de « bon rétablissement », car mon fils n'allait pas mieux », m'a-t-il dit.
Alors qu'il contemplait d'un air sinistre le Mylar rempli d'hélium, quelque chose le frappa : « Chaque volume dans lequel on peut mettre quelque chose a une charge dans deux directions. Un ballon Mylar pour enfant, par contre… il y a deux disques et tous ces plis — toute la tension est sur un seul axe. C'est une anomalie mathématique ! »
La forme du ballon redirige les forces qui s’exercent sur lui, de sorte que la pression ne tire que dans une seule direction : loin de l’endroit où les deux moitiés se rejoignent. Ce principe pourrait-il être applicable à plus grande échelle ? De Jong s’est précipité dans la littérature pour étudier le phénomène, pour finalement découvrir que cette structure avait bel et bien été documentée – il y a 330 ans, par le mathématicien français James Bernoulli.
C’était à la fois gratifiant et peut-être un peu humiliant, même si Bernoulli n’avait pas prévu cette anomalie intéressante pour une habitation orbitale.
« L’humilité vous mènera loin. Les physiciens et les mathématiciens savaient tout cela depuis le XVIIe siècle. Je veux dire, Bernoulli n’avait pas accès à cet ordinateur – juste à de l’encre sur du parchemin ! » m’a-t-il dit. « Je suis assez intelligent, mais personne ne travaille dans le domaine du textile ; au pays des aveugles, l’homme borgne est roi. Il faut être honnête, il faut regarder ce que font les autres, et il faut creuser, creuser, creuser. »
En formant la forme de Bernoulli (appelée isotensoïde) à partir de cordes ou de « tendons », tous les problèmes liés aux extensibles se résolvent plus ou moins de eux-mêmes, explique De Jong.
« C'est structurellement déterminant. Cela signifie que si je prends simplement un cordon d'une certaine longueur, cela définira toute la géométrie : le diamètre, la hauteur, la forme – et une fois que vous avez tout cela, la pression est le PSI à l'équateur, divisé par le nombre de cordons. Et un cordon n'affecte pas les autres, vous savez exactement quelle résistance un cordon doit avoir ; tout est prévisible », a-t-il déclaré.
« C'est incroyablement simple à réaliser. »
Toutes les forces importantes sont simplement la tension exercée sur ces câbles (96 d'entre eux dans les prototypes, chacun évalué à 17 000 livres), tirant sur les ancrages à chaque extrémité de la forme. Et comme vous pouvez l'imaginer avec les ponts suspendus et autres structures à haute tension, nous savons comment rendre ce type de connexion très, très solide. Les espaces pour les anneaux d'amarrage, les fenêtres et autres éléments sont simples à ajouter.
La façon dont les tendons se déforment peut également être ajustée pour s'adapter à différentes formes, comme des cylindres ou même aux intérieurs irréguliers d'une grotte lunaire. (De Jong était très enthousiaste à l'idée de cette nouvelle : un objet gonflable est une solution parfaitement adaptée à un habitat intérieur lunaire.)
La structure pressurisée est si fiable qu'elle peut être recouverte de matériaux testés en vol, déjà utilisés pour isoler, bloquer les radiations et les micrométéoroïdes, etc. Comme ils ne sont pas porteurs, cette partie de la conception est tout aussi simple. Pourtant, l'ensemble se comprime en une crêpe de quelques centimètres d'épaisseur seulement, qui peut être pliée ou enroulée autour d'une autre charge utile comme une couverture.
« Les plus grandes structures gonflables jamais fabriquées, et nous les avons réalisées avec une équipe de cinq personnes en six mois », a déclaré De Jong, bien qu'il ait ajouté que « les défis de leur mise en œuvre correcte sont étonnamment complexes » et a salué l'expertise de cette équipe.
De Jong avait découvert, ou peut-être redécouvert, une méthode permettant de fabriquer dans l'espace une enceinte dotée d'une résistance structurelle comparable à celle du métal usiné, mais n'utilisant qu'une infime fraction de la masse et du volume. Et il n'a pas perdu de temps pour se mettre au travail. Mais qui serait capable de la piloter ?
Entrez l'espace maximum
La société Thin Red Line a déjà vu de nombreuses créations aller en orbite. Mais cette nouvelle fusée extensible a dû faire face à une bataille longue et ardue. Pour les vols spatiaux, les méthodes et technologies établies sont largement privilégiées, ce qui conduit à un dilemme : il faut aller dans l'espace pour obtenir un héritage de vol, et il faut un héritage de vol pour aller dans l'espace.
La baisse des coûts de lancement et les investisseurs dans les jeux ont contribué à briser cette boucle ces dernières années, mais il n'est toujours pas simple de concrétiser ce projet sur un véhicule de lancement.
Alors que De Jong travaillait sur l'isotensoïde depuis plus d'une décennie, il craignait de ne jamais le voir voler. Bien qu'il ait reçu de nombreuses offres d'acquisition – « flatteuses, mais je ne voulais pas vendre mon âme au côté obscur » – il voulait mettre son idée en orbite.
Aaron Kemmer, dont la société Made In Space plaçait des charges utiles dans la Station spatiale internationale depuis des années, est arrivé. Ayant tout juste vendu son entreprise, il pensait à la prochaine grande innovation, littéralement.
« J’ai rapidement compris que si nous voulions vraiment commercialiser des objets dans l’espace (grandes usines, logements, laboratoires, etc.), nous aurions besoin de beaucoup plus de volume. Les solutions extensibles sont la seule solution complète qui permette cela », a-t-il expliqué. « Et personne au monde ne connaît mieux les solutions extensibles dans l’espace que Maxim. »
« La NASA, la défense, le tourisme, les entreprises de fabrication spatiale, les entreprises qui souhaitent fabriquer des produits pharmaceutiques dans l’espace, même les entreprises de divertissement – pour toutes ces entreprises, faire quoi que ce soit dans l’espace est très coûteux », a déclaré Kemmer. Une grande partie de ces dépenses provient du lancement, mais ce coût diminue constamment à mesure que l’offre se multiplie, tandis que le volume accessible dans l’espace n’a augmenté que marginalement depuis des décennies en raison de la hausse de la demande.
D’où Max Space, une startup créée spécifiquement pour commercialiser la nouvelle approche – le nom est à la fois une référence au fait d’avoir plus d’espace dans l’espace, et un hommage à (Maxim) De Jong, qui, selon Kemmer, méritait un peu plus de reconnaissance après avoir travaillé pendant des décennies dans un anonymat relatif (« ce qui me convient parfaitement », a-t-il noté).
Leur première mission sera lancée en 2026 à bord d'un véhicule de covoiturage SpaceX et servira de preuve de concept afin qu'ils puissent obtenir l'héritage de vol, ce qui est l'un des avantages des extensibles existants par rapport aux isotensoïdes.
« Nous irons en orbite terrestre basse, nous gonflerons le plus gros engin gonflable jamais envoyé dans l'espace, puis nous le laisserons là-haut pendant un certain temps et nous verrons ce qui se passe », a déclaré Kemmer. Il y aura quelques petites charges utiles pour les clients, mais celles-ci sont secondaires. Une fois que le concept aura été prouvé avec ce petit engin (2 mètres cubes extensibles à 20, ce que l'on pourrait appeler la taille d'une chambre à coucher), le véritable engin sera beaucoup plus grand, comme cela a déjà été démontré à la surface.
« Notre premier module extensible aura une taille similaire à celle des modules actuels de la station spatiale, soit quelques dizaines à quelques centaines de mètres cubes. À terme, nous visons des milliers de mètres cubes. Cela nous aidera non seulement à atteindre l’orbite, mais aussi à effectuer des missions vers la Lune et Mars », a déclaré Kemmer.
Les deux hommes ont décrit une grande variété de composants internes, dont chacun peut être intégré ou ajouté ultérieurement : agriculture, logement, fabrication, recherche. Si vous avez besoin de volume, Max Space est prêt à vous le fournir. Kemmer a déclaré qu'il s'attend à ce que le marché explose (il est impossible d'éviter l'expression) au moment où ils feront leur démonstration dans l'espace, car d'ici là, les véhicules lourds et l'habitation dans l'espace seront suffisamment avancés pour que l'industrie commence à demander la prochaine génération de solutions.
Quand ils le feront, Max Space sera prêt avec leur réponse.
