Les performances de la propulsion nucléaire thermique pourraient être boostées
— Actualités du 10 février 2019 —
Les moteurs nucléaires ont atteint un développement avancé dès les années 1960. La propulsion nucléaire thermique fournit une poussée en détendant de l’hydrogène grâce à la chaleur d’un réacteur nucléaire. Cela génère une forte poussée mais cela reste insuffisant pour propulser un premier étage de fusée ou véhicule spatial SSTO.
En 2015, un ingénieur qui a travaillé sur le moteur Raptor de SpaceX a imaginé une façon d’améliorer la puissance et l’efficacité d’un tel système. Il s’agit de prendre de l’air dans l’atmosphère pour ajouter un cycle de combustion à la propulsion nucléaire thermique. Dans un tel moteur, l’hydrogène est d’abord détendu en étant chauffé par un réacteur nucléaire. Il est alors injecté dans une chambre de combustion où il brûle au contact de l’air atmosphérique. Il en résulte une forte augmentation de la poussée et de l’impulsion spécifique.
Pendant la première phase de vol, cet ingénieur pense qu’un tel système permettrait de produire une fusée SSTO réellement performante et capable d’emmener une grosse charge utile en orbite basse et au-delà. Il faudrait évidemment que ces fusées soient réutilisables pour être économiquement viables car les technologies appliquées seront très complexes. On ne verra pas avant longtemps un tel moteur en développement.
La NASA relance les recherches sur la propulsion nucléaire thermique
— Actualités du 15 août 2017 —
Le projet NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) a permis à la NASA de développer un moteur nucléaire thermique dans les années 1960 et 1970. La NASA a décidé d’investir de nouveau sur la propulsion nucléaire thermique. En effet, l’agence spatiale américaine a décidé d’investir une enveloppe de 18,8 millions de dollars pour relancer la recherche sur ce type de moteur. Afin de développer un nouveau concept de moteur nucléaire thermique, la NASA s’est associée à l’entreprise BWXT. Cette entreprise est spécialisée dans la conception de solutions et de carburant nucléaire. Elle fabrique par exemple les barres de combustible pour les porte-avions et les sous marins de l’US Navy. Le contrat avec BWXT durera trois ans et l’entreprise privée sera chargée de concevoir et de tester un prototype de carburant nucléaire pour un éventuel moteur de type NERVA. En plus de cela, BWXT apportera son expertise à l’agence spatiale américaine pour étudier la possibilité et le coût d’un tel moteur.
Impossible de dire pour le moment si l’administration spatiale américaine va capitaliser sur ces recherches pour vraiment lancer un nouveau moteur nucléo-thermique. On peut aussi imaginer que tout ou partie de ces recherches pourraient aussi servir à mettre au point un réacteur nucléaire pouvant alimenter en énergie des moteurs électriques, par exemple le moteur VASIMR. Ce budget fait partie d’un programme dénommé Game Changing Development chargé d’identifier et de tester les ruptures technologiques qui pourraient changer la façon dont la NASA conçoit ses missions spatiales.
Lorsque l’on cherche à augmenter les possibilités de voyage dans l’espace, c’est bien souvent la propulsion qui est le facteur limitant. Il y a une myriade de pistes de recherche pour dépasser les moteurs chimiques. L’option nucléaire est un peu particulière car elle est toujours associée à un risque environnemental et à une forte pression de l’opinion publique. Durant le lancement de la sonde Cassini en 1997, il y avait eu des manifestations car la sonde emportait 32 kilos de plutonium pour alimenter ses RTG, des générateurs thermoélectriques utilisant la chaleur issue de la radioactivité pour produire de l’électricité, mais sans aucune réaction de fission. L’envoi de matériel radioactif dans l’espace avait été approuvé après une longue série de tests démontrant que même en cas d’explosion de la fusée, les RTG resteraient intacts. Si la NASA décide à développer le nucléaire, il faudrait qu’elle soit capable de concevoir un réacteur ou un moteur capable de résister à toutes les défaillances possibles lors de son lancement. Il ya donc encore beaucoup de travail avant de voir un tel moteur en action.
Image by NASA/Pat Rawlings (SAIC) [Public domain], via Wikimedia Commons
Sources
