Cette fiche technologique sur la propulsion spatiale nucléaire synthétise quelques faits jugés significatifs par nos Fellows dans le cadre de l’activité Presans Platform.
Origine
Il est de nouveau question aujourd’hui de transporter des cosmonautes vers la planète Mars et au-delà. Le développement de lanceurs à propulsion chimique réutilisables constitue un aspect de ce défi. Mais d’autres pistes technologiques envisageables pour ce type de voyage existent. Parmi elles, la propulsion nucléaire. En effet, la densité énergétique des réactions nucléaires étant supérieure à celle des réactions chimiques, le rapport entre la masse du combustible et la masse totale de l’engin spatial pourrait être considérablement réduit. Cependant le réacteur lui-même est difficile à miniaturiser. Plusieurs possibilités de transformation de l’énergie de la réaction se présentent avec leurs avantages et inconvénients. Parmi les différents types de réaction nucléaire, c’est la fission d’atomes qui est envisagée en règle générale.
Les différentes formes de propulsion nucléaire existent avec des degrés de maturité technologique variable, sachant qu’aucune n’est actuellement opérationnelle. La première phase de R&D débridée des années 1950 et 1960 aux USA s’est notamment focalisée sur la propulsion pulsée, qui génère une poussée à travers des explosions nucléaire. Par la suite la propulsion pulsée n’intervient pour l’essentiel que dans des concepts de vaisseaux spatiaux futuristes.
Vers la fin de la course à l’espace, aussi bien les USA que l’URSS ont envisagé d’ajouter une propulsion nucléaire thermique à leur plus grandes fusées. Ces concepts sont restés à l’état de prototypes. Ils se proposent de chauffer et d’éjecter à grande vitesse un fluide propulsif.
Différents types de propulsion nucléaire
Outre la propulsion thermique et pulsée, d’autres types de propulsion nucléaire existent :
- Propulsion radioisotopique
- Propulsion par fragments de fission
- Propulsion avec un réacteur à fusion
- Propulsion avec un réacteur à annihilation matière-antimatière
- Statoréacteur nucléaire
Le réacteur nucléaire peut aussi servir à alimenter des propulseurs ioniques ou électriques. Des combinaisons diverses entre nucléaire et électrique sont possibles.
Difficultés et défis
La poussée maximale fournie par un système de propulsion nucléaire est susceptible de ne pas suffire pour lancer un vaisseau à partir de la Terre. L’utilité de la propulsion nucléaire intervient alors une fois le vaisseau mise en orbite, par exemple pour effectuer un voyage entre deux planètes.
L’un des défis les plus important concerne les radiations émises par le réacteur. Ce point constitue une seconde raison de ne pas utiliser la propulsion nucléaire pour lancer des fusées à partir de la Terre. Les radiations posent également un problème pour l’intégrité de la structure et de ses passagers.
Le coût pour développer un système opérationnel fiable et sûr pourrait être exorbitant.
Acteurs
Les USA, la Russie et la Chine explorent actuellement des pistes de propulsion spatiale nucléaire.
Vision à long terme
La propulsion nucléaire est loin d’être établie, mais permettrait de réduire significativement la durée d’un voyage de la Terre vers Mars. Elle offrirait également plus de flexibilité dans le lancement, étant capable de transporter plus de combustible qu’un système à propulsion chimique.
