Une disposition récente des Nations Unies a interdit l’utilisation du mercure dans le propulseur des engins spatiaux. Bien qu’aucune entreprise privée n’ait réellement utilisé de propulseur au mercure dans un vaisseau spatial lancé, la possibilité était suffisamment alarmante – et les dangers suffisamment extrêmes – que l’interdiction ait été promulguée quelques années seulement après qu’une startup basée aux États-Unis a commencé à jouer avec l’idée. Si l’entreprise avait eu l’intention de vendre des propulseurs à propergol au mercure à certaines des entreprises qui construisaient des constellations de satellites massives au cours de la prochaine décennie, cela aurait abouti à ce que la haute atmosphère terrestre soit remplie de mercure.
Le mercure est une neurotoxine. Il est également bioaccumulable, ce qui signifie qu’il est absorbé par le corps à un rythme plus rapide que celui-ci ne peut l’éliminer. La façon la plus courante de contracter une intoxication au mercure consiste à manger des fruits de mer contaminés. “C’est assez désagréable”, déclare Michael Bender, le coordinateur international du Zero Mercury Working Group (ZMWG). “C’est pourquoi c’est l’un des rares cas où les gouvernements du monde se sont réunis à peu près à l’unanimité et ont ratifié un traité.”
Bender fait référence à la Convention de Minamata sur le mercure de 2013, un traité des Nations Unies portant le nom d’une ville du Japon dont les habitants ont souffert d’empoisonnement au mercure dans une usine chimique voisine pendant des décennies. Étant donné que les polluants au mercure se retrouvent facilement dans les océans et l’atmosphère, il est pratiquement impossible pour un pays d’empêcher l’empoisonnement au mercure à l’intérieur de ses frontières. “Mercure-c’est un polluant intercontinental,” dit Bender. “Il fallait donc un traité mondial.”
Aujourd’hui, les seules utilisations autorisées restantes du mercure sont l’éclairage fluorescent et les amalgames dentaires, et même ceux-ci sont progressivement supprimés. Le mercure se trouve par ailleurs en tant que sous-produit d’autres processus, tels que la combustion du charbon. Mais ensuite, une entreprise a eu l’idée de l’utiliser comme propulseur de vaisseau spatial.
En 2018, un employé d’Apollo Fusion a contacté les Public Employees for Environmental Responsibility (PEER), une organisation à but non lucratif qui enquête sur les inconduites environnementales aux États-Unis. L’employé, qui est resté anonyme, a allégué que la startup spatiale basée à Mountain View, en Californie, prévoyait de construire et de vendre des propulseurs utilisant du propulseur au mercure à plusieurs entreprises construisant des constellations de satellites en orbite terrestre basse (LEO).
Quatre initiés de l’industrie ont finalement confirmé qu’Apollo Fusion construisait des propulseurs utilisant un propulseur au mercure. Apollo Fusion, qui a été acquise par la start-up de fabrication de fusées Astra en juin 2021, a insisté sur le fait que la composition de son mélange propulseur devait être considérée comme une information confidentielle. La société a retiré ses projets de propulseur au mercure en avril 2021. Astra a refusé de répondre à une demande de commentaire pour cette histoire.
Apollo Fusion n’a pas été le premier à envisager d’utiliser du mercure comme propulseur. La NASA l’a testé à l’origine dans les années 1960 et 1970 avec deux tests de propulsion électrique spatiale (SERT), dont l’un a été envoyé en orbite en 1970. Bien que les tests aient démontré l’efficacité du mercure en tant que propulseur, les mêmes préoccupations concernant la toxicité de l’élément qui l’ont vu interdit dans de nombreuses autres industries a également interrompu son utilisation par l’agence spatiale.
« Je pense que c’est tombé en quelque sorte hors des radars de beaucoup de gens », dit Kevin Bell, l’avocat du personnel de PEER. “Et puis quelqu’un a juste ressuscité la recherche à ce sujet et a dit:” Hé, à part l’impact environnemental, c’était une assez bonne idée. Cela vous donnerait un avantage concurrentiel dans ce que j’imagine être un marché assez serré et concurrentiel.
C’est probablement la raison pour laquelle Apollo Fusion tenait à l’utiliser dans ses propulseurs. Apollo Fusion en tant que startup a émergé plus ou moins simultanément avec la montée en puissance de constellations LEO massives qui utilisent des centaines ou des milliers de satellites sur des orbites inférieures à 2 000 kilomètres pour fournir une couverture continue à faible latence. Trouver un propulseur légèrement moins cher et plus efficace pour un grand satellite géostationnaire ne fait pas beaucoup bouger l’aiguille. Mais faire la même chose pour des milliers de satellites qui doivent être remplacés toutes les quelques années ? C’est une réduction beaucoup plus notable.
S’il n’y avait pas l’extrême toxicité du mercure, il ferait en fait un propulseur extrêmement attrayant. Apollo Fusion voulait utiliser un type de propulseur ionique appelé propulseur à effet Hall. Les propulseurs ioniques enlèvent les électrons des atomes qui composent un propulseur liquide ou gazeux, puis un champ électrique éloigne les ions résultants du vaisseau spatial, générant une poussée modeste dans la direction opposée. La physique des moteurs de fusée signifie que les performances de ces moteurs augmentent avec la masse de l’ion que vous pouvez accélérer.
Le mercure est plus lourd que le xénon ou le krypton, les propulseurs les plus couramment utilisés, ce qui signifie plus de poussée par ion expulsé. Il est également liquide à température ambiante, ce qui le rend efficace à stocker et à utiliser. Et c’est bon marché – il n’y a pas beaucoup de concurrence avec quiconque cherche à acheter du mercure.
Bender dit que ZMWG, aux côtés de PEER, a eu vent de la commercialisation par Apollo Fusion de ses propulseurs à base de mercure auprès d’au moins trois sociétés déployant des constellations LEO – One Web, Planet Labs et SpaceX. Planet Labs, une société d’imagerie de la Terre, possède au moins 200 CubeSats en orbite terrestre basse. One Web et SpaceX, tous deux fournisseurs de communication sans fil, en ont bien d’autres. One Web prévoit d’avoir près de 650 satellites en orbite d’ici la fin de 2022. SpaceX a déjà près de 1 500 satellites actifs en altitude dans sa constellation Starlink, avec un œil sur le déploiement d’autant que 30 000 satellites avant que sa constellation ne soit complète. D’autres constellations, comme la constellation Kuiper d’Amazon, prévoient également de déployer des milliers de satellites.
En 2019, un groupe de chercheurs en Italie et aux États-Unis a estimé la quantité de mercure utilisée dans le propulseur des engins spatiaux qui pourrait retourner dans l’atmosphère terrestre. Ils ont estimé qu’une constellation LEO hypothétique de 2 000 satellites, chacun transportant 100 kilogrammes de propulseur, émettrait 20 tonnes de mercure chaque année au cours d’une durée de vie de 10 ans. Selon les chercheurs, les trois quarts de ce mercure finiraient par se retrouver dans les océans.
Cela représente 1% des émissions mondiales de mercure d’une constellation seulement une fraction de la taille de celle prévue par SpaceX seul. Et si plusieurs constellations adoptaient la technologie, elles représenteraient un pourcentage important des émissions mondiales de mercure, en particulier, ont averti les chercheurs, car d’autres utilisations du mercure sont progressivement supprimées comme prévu dans les années à venir.
Heureusement, il est peu probable que des propulseurs à propergol au mercure décollent. Avant la quatrième réunion de la Convention de Minamata, le Canada, l’Union européenne et la Norvège ont souligné les dangers du propulseur au mercure, aux côtés du ZMWG. La disposition interdisant l’utilisation du mercure dans les satellites a été adoptée le 26 mars 2022.
La question est maintenant l’application. “De toute évidence, il n’y a pas de soldats de la paix de l’ONU qui vont dans l’espace pour abattre” des satellites à base de mercure, dit Bell. Mais les 137 pays, dont les États-Unis, qui sont parties à la convention se sont engagés à respecter ses dispositions, y compris l’interdiction des propulseurs.
Les États-Unis sont remarquables dans cette liste car, comme l’explique Bender, ils n’ont pas ratifié la Convention de Minamata via le Sénat américain, mais ont plutôt déposé auprès de l’ONU un instrument d’acceptation. Dans une déclaration du 7 novembre 2013 (environ un mois après l’adoption de la Convention de Minamata initiale), le Département d’État américain a déclaré que le pays serait en mesure de remplir ses obligations « en vertu de l’autorité législative et réglementaire existante ».
Bender dit que la différence est “mauvaise” mais que cela semble signifier que le gouvernement américain a accepté d’adhérer aux dispositions de la Convention de Minamata parce qu’il a déjà des lois similaires dans les livres. Sauf qu’il n’existe toujours pas de loi ou de réglementation américaine interdisant le propulseur au mercure. Pour Bender, cela crée une certaine incertitude quant à la conformité lorsque la disposition entrera en vigueur en 2025.
Pourtant, une entreprise américaine étant la première startup à jouer avec le propulseur au mercure, il pourrait être idéal d’avoir une ratification américaine plus forte de la Convention de Minamata avant qu’une autre entreprise ne se lance dans la même idée. “Il y aura toujours des incitations du marché à faire des économies et à faire quelque chose de plus dangereux”, déclare Bell.
Mise à jour 19 avril 2022 : Dans un e-mail, un porte-parole d’Astra a déclaré que le système de propulsion de l’entreprise, l’Astra Spacecraft Engine, n’utilise pas de mercure. Le porte-parole a également déclaré qu’Astra n’envisageait pas d’utiliser de propulseur au mercure et que la société n’avait rien en orbite qui utilise du mercure.
Mise à jour le 20 avril 2022 pour préciser qu’Apollo Fusion construisait des propulseurs utilisant du mercure, et non qu’ils les avaient réellement utilisés.
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