Sophie Adenot de retour : les premiers mini-propulseurs imprimés dans l’espace

Depuis 2009, une antenne de secours attendait à l’extérieur de la Station spatiale internationale. Lorsque l’antenne qu’elle devait remplacer est tombée en panne, Sophie Adenot et l’astronaute américain Anil Menon ont dû effectuer deux sorties spatiales, les 18 et 25 août, pour achever la réparation. Des boulons et des connecteurs récalcitrants avaient contrarié leur première tentative.

Même à 400 kilomètres de la Terre, avec une pièce de rechange déjà disponible, réparer un équipement peut devenir une affaire compliquée. Et pour les futurs équipages qui s’aventureront vers Mars, emporter un exemplaire de chaque composant susceptible de tomber en panne serait particulièrement contraignant.

Sophie Adenot est revenue sur Terre jeudi 8 octobre, après 237 jours, 5 heures et 18 minutes dans l’espace. Sa capsule SpaceX Dragon a amerri à 17 h 34, heure française, au large de Los Angeles. L’astronaute établit le record du plus long vol spatial européen en une seule mission. Elle a également réalisé trois sorties extravéhiculaires, totalisant 19 heures et 42 minutes.

Parmi les expériences auxquelles elle a participé, l’une pourrait un jour transformer la manière dont les astronautes entretiennent leurs équipements : fabriquer du métal directement dans l’espace. Et ses premiers produits commencent à ressembler à de véritables composants mécaniques.

Deux propulseurs qui doivent encore faire leurs preuves

En juillet, Sophie Adenot a récupéré le cinquième échantillon fabriqué par une imprimante 3D métallique européenne installée dans le laboratoire Columbus de l’ISS.

Le 1er octobre, l’Agence spatiale européenne (ESA) a révélé ce que contenait cet échantillon, revenu sur Terre avant l’astronaute : deux minuscules propulseurs de satellite conçus par le Centre aérospatial allemand (DLR).

Le premier a été imprimé au plus près de sa forme définitive. Le second possède des parois volontairement épaissies, afin que son diamètre intérieur puisse être ajusté par usinage. Cette différence permettra de mesurer jusqu’où la fabrication spatiale peut atteindre directement la précision nécessaire, et quand un travail de finition reste indispensable.

Les deux pièces doivent subir des essais de mise à feu sur un banc d’essai sous vide à Lampoldshausen, en Allemagne. Les ingénieurs vérifieront si elles résistent aux températures et aux pressions de fonctionnement, puis compareront leurs performances à celles de propulseurs équivalents fabriqués sur Terre. Ces essais détermineront si les pièces imprimées dans l’espace sont effectivement utilisables.

Fondre de l’acier à 1 400 °C, sans pesanteur

L’imprimante à l’origine de ces pièces pèse environ 180 kg. Développée par un consortium conduit par Airbus sous contrat avec l’ESA, elle a été installée dans l’ISS en 2024. Ses opérations sont pilotées depuis le sol par le CADMOS, centre du CNES spécialisé dans les expériences en micropesanteur.

Son fonctionnement repose sur un fil d’acier inoxydable fondu par un laser. Le métal liquide s’accumule dans une zone d’environ un millimètre de diamètre. Même sans pesanteur, sa tension superficielle suffit à le maintenir en place pendant qu’il se solidifie.

La difficulté vient aussi de la température. L’acier fond aux alentours de 1 400 °C et les fumées ne doivent pas atteindre l’équipage. Toute l’opération se déroule donc dans une enceinte hermétique dont l’oxygène est évacué et remplacé par de l’azote, afin de limiter l’oxydation du métal chaud.

À ces contraintes s’en ajoute une plus inattendue : le bruit. Dans la configuration présentée par l’ESA en 2024, la machine ne devait fonctionner que quatre heures par jour, en raison du bruit de ses ventilateurs et de ses moteurs. L’agence prévoyait alors deux à quatre semaines pour fabriquer un objet de moins de 250 grammes.

Une machine de 180 kg, plusieurs semaines de fonctionnement pour une petite pièce : l’installation reste un démonstrateur expérimental, très loin d’un atelier de réparation capable de produire rapidement ce dont un équipage aurait besoin.

De la prouesse technique à la pièce fiable

La première pièce complète, imprimée en 2024, a rejoint les laboratoires de l’ESA aux Pays-Bas en février 2025. Les ingénieurs l’ont examinée au microscope, passée au scanner pour repérer d’éventuelles porosités internes, puis découpée en éprouvettes.

Certaines ont été étirées jusqu’à rupture, d’autres soumises à des essais de flexion. L’objectif : comparer leurs propriétés à celles d’échantillons identiques fabriqués sur Terre et déterminer comment la micropesanteur modifie le résultat.

Les cinq impressions réalisées depuis 2024 représentent donc cinq étapes d’un apprentissage industriel, chacune destinée à éprouver une caractéristique ou une difficulté du procédé. Les propulseurs conçus par le DLR font franchir un cap supplémentaire : tester une géométrie destinée à remplir une fonction mécanique exigeante, puis vérifier ses performances dans des conditions représentatives.

Pour une mission lointaine, l’intérêt serait considérable. Un équipage pourrait emporter de la matière première et des modèles numériques pour fabriquer certains outils ou composants selon ses besoins, plutôt qu’une réserve exhaustive de pièces de rechange.

Cette perspective exige cependant un procédé capable de produire des composants fiables, avec des dimensions précises et des propriétés mécaniques prévisibles. Il faudra également pouvoir contrôler les pièces et, lorsque nécessaire, les usiner avant leur utilisation. Les expériences actuelles permettent précisément d’identifier ces obstacles.

Sophie Adenot a préparé une nouvelle impression avant de quitter l’ISS. Cette fois, l’imprimante devra reprendre la fabrication d’une pièce interrompue par une anomalie. Un autre apprentissage indispensable pour un futur atelier spatial : savoir reprendre une fabrication interrompue, au lieu de tout recommencer.