Hydrazines et Composés Energétiques Polyazotés (LHCEP)

Le laboratoire Hydrazines et Composés Energétiques Polyazotés (UCBL/CNRS/CNES/ArianeGroup)  a acquis, depuis de nombreuses années, une expertise internationale reconnue (NASA, Defense US Energy Center Support / DESC, etc…) dans le domaine de la chimie fondamentale des interactions N-N, ce qui inclut les hydrazines, ses précurseurs et ses dérivés polyazotés pour la propulsion spatiale et la chimie fine.
En particulier, le laboratoire est à l'origine de la conception totale de plusieurs prototypes pilotes industriels, notamment à la Société Européenne de Propulsion (SNECMA), et d'unités de production qui ont alimenté pendant 20 ans les 3 premiers étages de la fusée Ariane I à IV, puis Ariane V version ES. Le laboratoire a également conçu,  par extension, des unités de production avec des groupes pharmaceutiques.

Compte tenu de son expérience reconnue dans le domaine de la chimie des hydrazines spatiales, l’unité a élargi et intensifié ses recherches vers des systèmes supérieurs (N-N)n (n = 2,3,..,i) à fort potentiel énergétique HEM et HEDM (High Energy Density Materials). Il s’agit, en particulier, de l’élaboration de structures complexes polyazotées, voire strictement azotées. L’émergence de cette nouvelle thématique est l’une des priorités du CNES (Direction des Lanceurs et des Satellites) et d’ArianeGroup, qui collaborent depuis plusieurs années dans le domaine des ergols du futur, en particulier sur les performances de ces nouvelles molécules énergétiques. Cette évolution devrait permettre un gain de plus de 50% en impulsion spécifique, ce qui représente un gap en rupture avec les technologies actuelles, tant du point de vue de l’ergol que de la conception du moteur, à l’horizon 2020-2035. L’unité a ainsi développé des compétences transversales et pluridisciplinaires en synthèse (design de molécules à partir de la chimie quantique), thermodynamique (équilibre entre phases, stabilité, sensibilité, détonabilité, calculs prédictifs) et génie des procédés (extraction, transfert industriel, sécurité). Un pôle pyrotechnique s’est ainsi mis en place et l’unité dispose de tous les outils spécifiques, certifiés, de caractérisation de la sensibilité (tests de friction, impact, décharge électrostatique) en vue du calcul des performances propulsives (impulsion spécifique, enthalpie de combustion, de formation). Un réseau d’experts a été constitué en vue d’étudier ces nouvelles structures inédites au niveau toxicité et écotoxicité dans le cadre d’une collaboration étroite avec l’ISPB (Institut des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques). L’un des objectifs immédiats est de remplacer les hydrazines toxiques et sans alternative depuis 60 ans.

Elaboration de structures complexes polyazotées de type  HEDM (High Energy Density Materials) pour la propulsion spatiale du futur (lanceurs, satellites).