Max Space réinvente les habitats extensibles avec une touche du 17e siècle, pour un lancement en 2026
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Super-résistant et "stupidement simple".
Travailler et même vivre dans l'espace est passé d'un 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 la sécurité et suffisamment d'espace pour se dégourdir les jambes, et le premier sera installé en 2026.
La startup est dirigée par Aaron Kemmer, anciennement 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 qui est actuellement attaché à la Station spatiale internationale.
Ils pensent que le moment de rupture pour ce type de structure dans l'espace devrait arriver d'ici un an. En se positionnant comme le successeur - et l'amélioration fondamentale - des conceptions vieilles de plusieurs décennies poursuivies par d'autres, ils peuvent s'emparer de ce qui pourrait devenir un marché de plusieurs milliards de dollars.
Les habitats extensibles de Max Space promettent d'être plus grands, plus solides et plus polyvalents que tout ce qui a été lancé jusqu'à présent, sans compter qu'ils sont beaucoup moins chers et plus légers qu'une structure solide et usinée. Et malgré leur apparence de ballon, ils sont, comme leurs prédécesseurs, tout à fait résistants aux nombreux et divers périls de l'espace.
Crédits image : Max Space
Mais une startup peut-elle vraiment s'attaquer à de grandes entreprises aérospatiales ayant des décennies d'expérience et d'héritage en matière de vol ? Maxim De Jong ne semble pas s'inquiéter de cette question.
"Un de mes mantras est de ne jamais essayer quelque chose que l'on sait pouvoir faire à l'avance", a-t-il dit.
"...Ce qui me retombe dessus constamment", a-t-il ajouté.
L'héritage du Transhab
Dessin conceptuel de la NASA de 1997 d'un Transhab extensible dans l'espace. Crédits d'image : NASA
Les habitats extensibles ne datent pas d'hier, mais ils ont été utilisés pour la première fois dans le cadre du projet TransHab de la NASA dans les années 1990, où l'approche fondamentale a été mise au point.
Contrairement à leur apparence, les habitats extensibles ne sont pas de simples gros ballons. La couche extérieure visible n'est, comme pour de nombreux engins spatiaux, qu'une fine couche destinée à réfléchir la lumière et à dissiper la chaleur. La structure et la résistance se trouvent à l'intérieur, et depuis Transhab, la convention établie est la technique du "panier tressé".
Selon cette méthode, des bandes de kevlar et d'autres matériaux à haute résistance sont alignées dans des directions alternées et cousues à la main. En se dilatant, elles forment une surface semblable à un panier tressé, la pression interne étant répartie uniformément sur les milliers d'intersections.
C'est du moins la théorie.
Un habitat extensible LIFE Sierra Nevada avant et après l'expansion. Crédits d'image : Sierra Nevada Corporation
Maxim De Jong, par l'intermédiaire de sa société Thin Red Line Aerospace, a collaboré avec succès avec Bigelow Aerospace pour développer et lancer cette structure en forme de panier, mais il a douté dès le départ de la prévisibilité de tant de coutures, de chevauchements et d'interactions. Une minuscule irrégularité pouvait entraîner une défaillance en cascade, même bien en deçà des seuils de sécurité.
"J'ai regardé toutes ces sangles et, en tant qu'homme de terrain, je me suis dit qu'il s'agissait d'une grappe. Dès que vous êtes en surpression ou en dépression, vous ne savez pas quel pourcentage de la charge va être transféré dans une direction ou dans une autre", a-t-il déclaré. "Je n'ai jamais trouvé de solution à ce problème."
Il s'est empressé d'ajouter que les personnes qui travaillent aujourd'hui sur les conceptions en tresse de panier (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 tressage de paniers, avec son héritage de vol et ses nombreux essais, soit resté incontesté comme la méthode de choix pour les structures extensibles, la présence d'une conception sous-optimale quelque part dans le monde a hanté De Jong, comme ces choses-là hantent toujours les ingénieurs. Il y avait sûrement un moyen de faire cela qui soit solide, simple et sûr.
Mylar et Bernoulli
Maxim de Jong au travail dans l'espace de Thin Red Line.
La solution est apparue, comme c'est souvent le cas, de manière tout à fait fortuite, il y a une vingtaine d'années. C'était une période sombre pour Maxim 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 sur leurs cartes de crédit - nous avions vendu notre voiture". Plus important encore, son fils est malade et hospitalisé.
"Je commençais à en avoir assez des ballons de bon rétablissement, car mon fils n'allait pas mieux", m'a-t-il confié.
Alors qu'il contemplait avec dépit le Mylar gonflé à l'hélium, quelque chose l'a frappé : "Chaque volume dans lequel on peut mettre quelque chose a une charge dans deux directions. Mais un ballon en Mylar pour enfant... il y a deux disques et toutes ces rides - toute la contrainte est sur un seul axe. C'est une anomalie mathématique !"
La forme prise par le ballon redirige essentiellement les forces qui agissent sur lui, de sorte que la pression n'est exercée que dans une seule direction : loin de l'endroit où les deux moitiés se rejoignent. Ce principe pourrait-il s'appliquer à plus grande échelle ? M. De Jong s'est précipité sur la littérature pour étudier le phénomène et a découvert que cette structure avait été documentée, il y a 330 ans, par le mathématicien français James Bernoulli.
Figure tirée de l'ouvrage de Bernoulli "Curvatura Laminae Elasticae" (1694) montrant le principe de l'isotensoïde (d'après De Jong). Crédits d'image : 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 jusqu'au bout. Les physiciens et les mathématiciens savaient tout cela depuis le XVIIe siècle. Bernoulli n'avait pas accès à cet ordinateur, il n'avait que de l'encre sur du parchemin", m'a-t-il dit. "Je suis assez brillant, mais personne ne travaille dans les tissus ; au pays des aveugles, le borgne est roi. Il faut être honnête, regarder ce que font les autres et creuser, creuser, creuser".
En créant la forme de Bernoulli (appelée isotensoïde) à partir de cordes, ou "tendons", tous les problèmes liés aux matériaux expansibles se résolvent plus ou moins d'eux-mêmes, explique M. De Jong.
"C'est structurellement déterminant. Cela signifie que si je prends un cordon d'une certaine longueur, cela définira toute la géométrie : le diamètre, la hauteur, la forme - et une fois que vous avez 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 force un cordon doit avoir ; tout est prévisible", a-t-il déclaré.
Le prototype gonflé, suspendu, avec un employé de la Thin Red Line à l'intérieur. Crédits d'image : Max Space
"C'est incroyablement simple à fabriquer."
Toutes les forces importantes se résument à la tension de ces cordes (96 dans les prototypes, chacune pouvant supporter 17 000 livres), qui tirent sur des ancrages situés à chaque extrémité de la forme. Comme vous pouvez le deviner en observant les ponts suspendus et autres structures à haute tension, nous savons comment rendre ce type de connexion très, très solide. Il est facile d'ajouter des espaces pour les anneaux d'amarrage, les fenêtres et d'autres éléments.
La façon dont les tendons se déforment peut également être adaptée à différentes formes, comme des cylindres ou même l'intérieur irrégulier d'une grotte lunaire. (Maxim De Jong s'est montré très enthousiaste à ce sujet : une structure gonflable est une solution tout à fait adaptée à un habitat intérieur lunaire).
La structure pressurisée étant si fiable, elle peut être revêtue de matériaux testés en vol et déjà utilisés pour isoler, bloquer les radiations et les micrométéorites, et ainsi de suite ; comme ils ne sont pas porteurs, cette partie de la conception est également simple. L'ensemble se comprime en une galette de quelques centimètres d'épaisseur, qui peut être repliée ou enroulée autour d'une autre charge utile comme une couverture.
L'habitat de 20 mètres cubes se dégonfle en une galette de 2 mètres cubes, ou "configuration planaire". Crédits image : Max Space
"C'est la plus grande structure gonflable jamais réalisée, et nous l'avons fait avec une équipe de cinq personnes en six mois", précise Maxim De Jong, tout en ajoutant que "les défis liés à sa mise en œuvre correcte sont étonnamment complexes" et en reconnaissant l'expertise de l'équipe.
Ce dernier a découvert, ou peut-être redécouvert, une méthode permettant de fabriquer dans l'espace une enceinte dont la résistance structurelle est comparable à celle du métal usiné, mais qui n'utilise qu'une infime partie de la masse et du volume. Et il n'a pas perdu de temps pour s'atteler à la tâche. Mais qui le piloterait ?
Entrée en scène de Max Space
Thin Red Line a vu nombre de ses créations atteindre l'orbite. Mais ce nouvel objet extensible a dû faire face à une longue et difficile bataille. Pour les vols spatiaux, les méthodes et les technologies établies sont fortement privilégiées, ce qui crée un cercle vicieux : 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 le jeu des investisseurs ont contribué à briser ce cercle vicieux ces dernières années, mais il n'est toujours pas simple d'obtenir une manifestation sur un véhicule de lancement.
Alors qu'il travaillait sur l'isotensoïde depuis plus de dix ans, M. De Jong 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.
C'est alors qu'entre en scène Aaron Kemmer, dont la société Made In Space place des charges utiles dans la station spatiale internationale depuis des années. Comme il venait de vendre son entreprise, il pensait au prochain grand projet, au sens propre du terme.
"J'ai rapidement réalisé que si nous voulions un jour apporter une véritable commercialisation (grandes usines, logements, laboratoires, etc.) dans l'espace, nous avions besoin de beaucoup plus de volume. Les structures extensibles sont la seule solution globale qui permette d'atteindre cet objectif", explique-t-il. "Et personne au monde ne connaît mieux les produits expansibles pour l'espace que Maxim."
Max Space avec son prototype, à MARS 2024. Crédits d'image : Max Space
"La NASA, la défense, le tourisme, les entreprises de fabrication de produits spatiaux, les entreprises qui veulent produire des produits pharmaceutiques dans l'espace, et même les entreprises de divertissement - pour tous ces acteurs, faire quoi que ce soit dans l'espace est très coûteux", a déclaré M. Kemmer. Une grande partie de ces dépenses est liée aux lanceurs.
"La NASA, la défense, le tourisme, les entreprises de fabrication de produits spatiaux, les entreprises qui veulent produire des produits pharmaceutiques dans l'espace, et même les entreprises de divertissement - en gros, pour tous ces acteurs, faire quoi que ce soit dans l'espace coûte très cher", a déclaré Aaron Kemmer. Une grande partie de ces dépenses est liée au 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, alors que la demande s'est accrue.
D'où Max Space, une startup créée spécifiquement pour commercialiser cette 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, dont Aaron Kemmer pensait qu'il méritait un peu plus de reconnaissance après avoir travaillé pendant des décennies dans un relatif anonymat ("ce qui me convient tout à fait", a-t-il fait remarquer).
Leur première mission sera lancée en 2026 à bord d'un véhicule de transport en commun de SpaceX et servira de démonstration de faisabilité afin qu'ils puissent acquérir une expérience de vol, ce qui constitue un avantage des fusées extensibles existantes par rapport aux isotensoïdes.
"Nous irons en orbite terrestre basse, nous gonflerons le plus grand ballon gonflable jamais envoyé dans l'espace, puis nous le laisserons là-haut pendant un certain temps et nous verrons ce qui se passe", assure Aaron Kemmer. Il y aura quelques petites charges utiles pour les clients, mais elles sont secondaires. Une fois le concept éprouvé avec ce petit module - 2 mètres cubes extensibles à 20, ce que l'on pourrait appeler la taille d'une chambre à coucher - le vrai module sera beaucoup plus grand, comme cela a déjà été démontré à la surface de l'eau.
"Notre premier module extensible aura une taille similaire à celle des modules actuels de la station spatiale, de l'ordre de 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 sur la Lune et sur Mars", lance Aaron Kemmer.
Représentation graphique d'une capsule Max Space sur la surface lunaire. Crédits d'image : Max Space
Les deux hommes ont décrit une grande variété de composants internes, qui peuvent tous être intégrés ou ajoutés ultérieurement : agriculture, habitat, fabrication, recherche - si vous avez besoin de volume, Max Space est prêt à vous le fournir. Aaron Kemmer a déclaré qu'il s'attendait à ce que le marché explose (il est impossible d'éviter l'expression) à peu près au moment où ils feront une démonstration dans l'espace, car d'ici là, les véhicules de transport lourd et l'habitation dans l'espace seront suffisamment avancés pour que l'industrie commence à demander la prochaine génération de solutions.