L’armée américaine a attribué deux contrats pour le développement de la propulsion nucléaire dans l’espace, avec pour objectif de faire voler des prototypes orbitaux d’ici 2027.
La Defense Innovation Unit du Pentagone, qui s’efforce d’appliquer les technologies commerciales aux problèmes militaires, a attribué les contrats à Avalanche Energy et Ultra Safe Nuclear, tous deux de Seattle Washington.
Ils fourniront “des solutions qui donnent aux petits engins spatiaux la capacité de manœuvrer à volonté dans l’espace cis-lunaire et permettent d’utiliser des charges utiles de grande puissance qui soutiendront l’expansion des missions spatiales du département de la défense (DoD)”, selon un communiqué. Le terme “cis-lunaire” fait référence à l’espace entre la Terre et la Lune et à l’orbite de la Lune.
“Les technologies nucléaires avancées fourniront la vitesse, la puissance et la réactivité nécessaires pour maintenir un avantage opérationnel dans l’espace”, a déclaré dans le communiqué le major Ryan Weed, responsable du programme de propulsion et d’alimentation nucléaires avancées du Pentagone.
“La technologie nucléaire a traditionnellement été développée et exploitée par le gouvernement, mais nous avons découvert un écosystème florissant de sociétés commerciales, y compris des start-ups, qui innovent dans le nucléaire spatial.”
Ultra Safe Nuclear fait des recherches sur une forme de batterie radio-isotope de nouvelle génération, qui utilise la désintégration d’isotopes radioactifs, tels que l’américium-241 ou le plutonium-238, pour produire de l’électricité.
Des technologies similaires ont fourni l’électricité pour les missions de la Nasa dans l’espace lointain, comme les vaisseaux Voyager, Cassini et New Horizons. La déclaration indique que la technologie d’Ultra Safe Nuclear pourrait produire 10 fois plus d’énergie que les systèmes de radio-isotopes existants.
Avalanche energy, quant à elle, développe un réacteur à fusion compact qu’elle appelle l’Orbitron.
La fusion est la même réaction thermonucléaire que celle qui a lieu dans le Soleil, où les atomes d’hydrogène sont pressés ensemble sous une pression énorme pour former des atomes d’hélium. Cette réaction libère plus d’énergie que la fission nucléaire, une réaction en chaîne qui divise les gros atomes d’éléments lourds comme l’uranium, et qui alimente les centrales nucléaires existantes sur Terre.
L’Avalanche Energy note sur son site web que la plupart des recherches sur les réacteurs à fusion ont jusqu’à présent reposé sur des machines massives et qu’aucune conception à ce jour n’a produit plus d’énergie qu’elle n’en consomme.
Si leur prototype réussit, l’Orbitron d’Avalanche Energy ou la batterie à radio-isotopes d’Ultra Safe Nuclear pourraient alimenter un vaisseau spatial électrique nucléaire. Un tel engin spatial utiliserait une technologie de propulseur similaire à celle des satellites existants, où l’électricité est utilisée pour accélérer les particules chargées du propulseur afin de générer une poussée.
Les propulseurs génèrent une poussée plus faible de manière très efficace, et peuvent donc permettre à un vaisseau spatial d’atteindre des vitesses très élevées au fil du temps tout en utilisant beaucoup moins de propergol que les fusées chimiques.
L’utilisation de l’énergie nucléaire plutôt que de l’énergie solaire ou d’autres sources d’énergie peut permettre aux propulseurs de fonctionner plus efficacement, plus longtemps, et en l’absence de lumière solaire abondante.
L’Orbitron pourrait également servir de base à un vaisseau spatial thermique nucléaire. Au lieu de générer simplement de l’électricité, le réacteur nucléaire d’un tel vaisseau spatial génère une poussée en chauffant un propergol liquide, tel que l’hydrogène liquide, qui sort ensuite du moteur, produisant la même poussée élevée, mais deux fois plus efficacement, que les fusées chimiques.
“Les systèmes chimiques et solaires ne fourniront pas la puissance nécessaire aux futures missions du DoD”, a déclaré le Maj Weed dans un communiqué.
L’armée américaine n’est pas la seule à s’intéresser aux systèmes de propulsion nucléaire. En 2021, la Nasa, en partenariat avec le ministère américain de l’énergie, a attribué des contrats à plusieurs entreprises – dont Ultra Safe Nuclear Technologies – pour la recherche de technologies de propulsion nucléaire.
Avec des plans pour envoyer des humains sur Mars dans les années 2040, la Nasa est intéressée à trouver des moyens de réduire le temps de voyage des astronautes martiens, et la propulsion nucléaire pourrait réduire une mission de trois ans aller-retour à près de deux ans.
“Nous explorons les options de propulsion nucléaire électrique et nucléaire thermique pour les missions martiennes avec équipage”, a déclaré Anthony Calomino, responsable du portefeuille de la technologie nucléaire à la direction de la technologie spatiale de la Nasa, dans un communiqué. “Chaque technologie a ses avantages et ses défis uniques qui doivent être soigneusement pris en compte pour déterminer la préférence finale.”
