Voici comment Elon Musk pourrait utiliser des propulseurs de fusée sur le nouveau Tesla Roadster

La semaine dernière, le PDG de SpaceX et de Tesla, Elon Musk, a annoncé des plans audacieux pour combiner les technologies de ses deux plus grandes entreprises en plaçant des propulseurs de fusée sur les futurs modèles spécialisés du Roadster de Tesla. Les propulseurs ne brûleront pas réellement, selon Musk; au lieu de cela, ils expulseront de l’air froid hautement pressurisé, donnant à la Tesla un coup de pouce supplémentaire en accélération. C’est un mouvement qui fonctionne techniquement, mais qui déconcerte également les experts et les ingénieurs de l’industrie: les propulseurs ne seront pas très efficaces et ne seront probablement pas légaux dans la rue.

Plus précisément, Musk parle d’incorporer un élément clé du matériel de la fusée Falcon 9 de SpaceX — un réservoir connu sous le nom de récipient sous pression composite suremballé, ou COPV. Ces bouteilles sont fabriquées à partir d’une fine doublure en métal enveloppée de fibres de carbone et constituent un excellent moyen de stocker beaucoup d’air sous pression dans un très petit espace. Ils sont également assez légers, c’est pourquoi de nombreux fabricants de fusées aiment les utiliser pour aider à pressuriser leurs fusées.

Sur le Falcon 9, les COPV sont assis à l’intérieur des réservoirs de propergol et les maintiennent sous pression pendant le vol. Lorsque la fusée monte dans l’espace, les ergols se vident rapidement des réservoirs, et c’est le travail des COPV de remplacer ces liquides par de l’hélium afin que les réservoirs conservent leur forme. L’air comprimé à l’intérieur de ces bouteilles n’est pas utilisé pour propulser directement la fusée. Certaines automobiles utilisent également des COPV: les bus et les camions les utilisent pour stocker du gaz naturel comprimé, et les voitures équipées de piles à combustible à hydrogène utilisent également des COPV. Mais l’air à l’intérieur de ces réservoirs est utilisé comme carburant pour les moteurs à l’intérieur de ces voitures.

Avec le Roadster, Musk a une idée différente: il veut les utiliser comme propulseurs, où ils évacuent l’air de l’arrière ou de l’avant de la voiture pour aider à propulser et à arrêter le véhicule. Il pourrait également souffler sur les côtés pour aider à tourner à grande vitesse ou dans les virages serrés. Les voitures commerciales n’ont jamais utilisé de COPV de cette façon auparavant, et l’idée soulève beaucoup de questions sur la sécurité et l’efficacité.

Pour un, le Tesla Roadster accélère et freine déjà incroyablement rapidement, et le nouveau Roadster est censé être l’une des voitures les plus rapides du monde, avec un temps de 0 à 60 secondes de 1,9. C’est tellement rapide qu’il y a un débat vigoureux sur la question de savoir si des pneus modernes peuvent aller plus vite. Les COPV auraient donc besoin de souffler beaucoup d’air froid à des vitesses très élevées pour accélérer ou ralentir encore plus rapidement. Cela nécessitera beaucoup de puissance et des réservoirs assez grands pour avoir tout type d’effet discernable contre certaines limites réelles de la physique. Et si l’objectif est vraiment d’affecter la vitesse, ces propulseurs seraient extrêmement bruyants, sujets à des changements de température extrêmes et risqueraient de mettre d’autres voitures sur la route. “Est-ce une option? Oui “, explique Sam Abuelsamid, analyste de recherche senior chez Navigant, une société de conseil pour l’industrie automobile, à The Verge. “Est-ce une option sage? Absolument pas. C’est la chose la plus ridicule dont j’ai jamais entendu parler.”

De nombreux constructeurs automobiles ont cependant cherché des moyens d’utiliser l’air comprimé pour alimenter les véhicules. Par exemple, en 2013, les constructeurs automobiles français Peugeot et Citroën ont annoncé leur intention de construire un véhicule hybride utilisant de l’air sous pression comme source d’énergie, bien que le développement ait été suspendu. Ces conceptions fonctionnent généralement en libérant de l’air d’un conteneur de manière contrôlée pour entraîner les turbines ou les pistons d’un moteur. Les voitures à air comprimé sont saluées comme respectueuses de l’environnement, car elles ne brûlent pas d’essence. Mais l’inconvénient est qu’ils ne sont pas super efficaces.

Pour un, la compression de l’air demande beaucoup d’énergie. Musk affirme que l’air sera réapprovisionné dans les COPV à l’aide d’une pompe électrique, qui tirerait parti du bloc d’alimentation de Tesla. Mais les experts affirment que cela pourrait considérablement drainer la tension de la batterie nécessaire pour conduire la voiture. “Cela rongerait sûrement l’énergie stockée dans la batterie”, explique Dave Sullivan, gestionnaire et analyste de produits chez AutoPacific, une société de conseil en automobile, à The Verge. “Le calcul de l’autonomie ou le cycle d’essai de l’autonomie d’un véhicule électrique ne tient pas compte de cette idée.”

Bien sûr, tout dépend de l’efficacité des COPV de Musk. Les propulseurs à gaz froid ont une impulsion spécifique relativement faible, ce qui signifie qu’ils ont besoin de beaucoup plus de carburant — ou d’air, dans ce cas — pour obtenir une poussée décente. Cela les rend utiles pour les satellites dans l’espace, qui ne nécessitent pas beaucoup de poussée pour manœuvrer dans le vide. Mais sur la route, avec la résistance de l’air et le frottement des pneus, le gaz froid n’est pas aussi puissant. Les COPV Tesla devront donc être volumineux et encombrants pour stocker suffisamment d’air nécessaire pour avoir tout type d’effet majeur. “Il semble avoir un propulseur qui aura une quantité significative d’énergie, il faudra une quantité assez décente de taille et de capacité dans le réservoir pour bénéficier de réelles performances”, explique Abuelsamid. (Musk a dit que les COPV occuperaient une bonne partie de la voiture, transformant le quatre places en deux places.)

La compagnie pourrait potentiellement remplir les COPV à une pression plus élevée pour économiser de l’espace, mais les réservoirs devraient être beaucoup plus solides et plus lourds pour être considérés comme sûrs pour les passagers. Plus vous voulez de pression dans une voiture commerciale, plus vos réservoirs doivent être robustes. Les COPV que Musk souhaite utiliser sont des versions améliorées certifiées pour les fusées Falcon 9 qui transporteront les équipages vers la Station spatiale internationale. “C’est de loin le vaisseau sous pression le plus avancé développé par l’humanité”, a-t-il déclaré lors d’une conférence de presse avant un lancement de SpaceX en mai. “C’est fou.”

Pourtant, l’idée soulève de nombreux problèmes de sécurité. Bien que cruciaux pour les vols spatiaux, ces COPV ont également été une source d’anxiété pour SpaceX. En septembre 2016, un COPV a provoqué l’explosion d’une fusée Falcon 9 sur une rampe de lancement en Floride alors que le véhicule était en cours de carburant pour un test. SpaceX a affirmé que le frottement entre les ergols dans le réservoir du moteur et le COPV était à blâmer. L’oxygène liquide super froid que SpaceX utilise pour son Falcon 9 a mal réagi avec la fibre de carbone qui était enroulée autour du COPV.

SpaceX a considérablement amélioré ses COPV depuis lors, et toutes les bouteilles placées dans une Tesla ne seront pas entourées d’oxygène cryogénique. Pourtant, lorsque l’air est libéré rapidement d’une bouteille hautement pressurisée, il subit des changements de température extrêmes. Plus l’air est libéré rapidement, plus le COPV deviendra froid. Donc, si la Tesla va faire sauter ces bouteilles rapidement, elles pourraient facilement atteindre des températures super glaciales, ce qui rendrait les COPV fragiles et moins stables structurellement. Tesla pourrait lutter contre cela en faisant descendre les bouteilles plus lentement, mais les propulseurs n’auront pas un impact aussi important sur la voiture.

Et selon la vitesse à laquelle l’air explose, les propulseurs pourraient présenter des risques pour les autres voitures sur la route. Si les COPV vont avoir une force significative sur la Tesla, ils auront également une force importante sur les voitures entourant la Tesla. Les propulseurs à gaz froid peuvent atteindre une impulsion spécifique d’environ 70 secondes. Cela signifie que le gaz sortant du COPV pourrait atteindre un peu plus de 1 500 milles à l’heure. Ainsi, l’air a le potentiel d’envoyer des débris se déplaçant rapidement sur une voiture à proximité ou même de pousser sur les véhicules environnants.

Mais même si Tesla trouve des solutions de contournement pour tout cela, il y a le bruit à considérer. Libérer beaucoup d’air très comprimé est bruyant. Il y a des réglementations en place sur la quantité de bruit de passage qu’une voiture peut avoir, et il est douteux que la Tesla équipée d’un propulseur réponde à ces exigences. “Les véhicules à essence ne peuvent pas faire trop de bruit”, explique Sullivan. “Je ne peux qu’imaginer que ce serait extrêmement bruyant et ne serait pas légal dans la rue.”Musk a déclaré que la voiture n’était pas recommandée pour les environnements urbains.

L’ajout de COPV à une Tesla est donc faisable, bien qu’ils ne soient probablement pas autorisés sur les routes principales compte tenu des risques. Pourtant, c’est beaucoup de machines compliquées pour faire aller un peu plus vite une voiture déjà très rapide.