LM

Le méthane liquide (LM) est du méthane gazeux compressé et refroidi à environ 112 K (−161 °C) à pression atmosphérique, stocké sous forme de liquide cryogénique. Dans les applications aérospatiales, il sert de propergol à haute énergie pour les moteurs de fusée, en particulier dans les étages supérieurs et les systèmes de descente des atterrisseurs. La substance est incolore, inodore sous sa forme pure, et plus dense que l'hydrogène liquide mais moins dense que les carburants à base de kérosène.

Le méthane liquide a une impulsion spécifique d'environ 370 secondes dans le vide lorsqu'il est brûlé avec de l'oxygène liquide, se situant entre le kérosène (environ 310 secondes) et l'hydrogène liquide (environ 450 secondes). Ce juste milieu, combiné à sa manipulation plus simple par rapport à l'hydrogène, le rend attrayant pour les missions terrestres et extraplanétaires. Il peut être extrait du dioxyde de carbone atmosphérique martien et de la glace souterraine, ce qui motive son utilisation dans les architectures d'exploration lunaire et martienne à long terme.

Exigences de manipulation et de stockage

Le stockage du méthane liquide exige des réservoirs à double paroi sous vide ou des récipients isolés pour minimiser l'évaporation pendant les opérations au sol et en vol. Les pertes par ébullition sont importantes; les réservoirs doivent être activement refroidis ou remplis fréquemment. L'équipement manipulant le LM doit être compatible avec les températures cryogéniques, ce qui signifie que l'aluminium et l'acier inoxydable sont standard; certains alliages deviennent cassants à ces températures. Les conduites de carburant, les régulateurs et les injecteurs de moteur nécessitent une conception soignée pour éviter les chocs thermiques et les fissures.

La combustion du méthane liquide avec un oxydant liquide produit de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone comme principaux produits d'échappement, ce qui le rend plus propre que les moteurs à kérosène en termes d'émissions de particules et de suie. Cependant, cette eau peut se condenser sur les surfaces froides du moteur et provoquer des problèmes de corrosion ou d'érosion dans certaines géométries de moteur. L'équipement de soutien au sol doit tenir compte du froid extrême; le personnel nécessite un équipement de protection spécialisé et des procédures pour prévenir les engelures et gérer les nuages de vapeur.

Le méthane liquide est moins établi dans le matériel de vol opérationnel que le kérosène ou l'hydrogène, bien que des programmes de développement soient actifs dans les secteurs gouvernementaux et commerciaux. Ses propriétés intermédiaires et son potentiel d'utilisation des ressources in situ le positionnent comme une technologie de transition pour les missions spatiales lointaines, même si l'hydrogène et les propergols hypergoliques traditionnels restent la base opérationnelle actuelle dans la plupart des systèmes de lancement et de vaisseaux spatiaux.