La propulsion nucléaire revient au goût du jour. Chine, Russie et États-Unis se sont lancés dans la course. Le nucléaire est toujours imaginé comme une solution clé pour permettre des missions ambitieuses telles que le vol habité vers Mars, ou des missions plus lointaines encore. Nombreux sont les projets qui ont été étudiés dans l’histoire.
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C'est devenu très tendance ces derniers jours. Le 24 janvier, la Nasa annonce s'allier avec la Darpa, l'agence de recherche de la défense américaine, pour développer un moteur fuséefusée nucléaire (projet Draco) et le tester en orbite en 2027. Ce même mois de janvier, l'agence spatiale américaine annonce également son soutien à un projet de moteur nucléaire bimodal qui permettrait d'atteindre Mars en un temps record.
L'exploration spatiale est toujours limitée par la puissance électrique de la sonde ou du vaisseau. Déjà, sur Mars, la puissance électrique demandée par les rovers CuriosityCuriosity et PerseverancePerseverance nécessite un générateurgénérateur thermoélectrique à radio-isotopes (RTG). D’autres sondes lointaines, comme Voyager 1Voyager 1 et 2, utilisent ce type d'énergie. Sur le même principe, sont conçues des unités de chauffage (RHU). On compte déjà près de 50 cas d'utilisation de RTG ou RHU dans l'exploration spatiale.
Le projet Nerva de la Nasa
Dès la fin de la Seconde Guerre mondiale, l'armée américaine étudie l'idée d'un avion atomique. C'est en 1955 qu'est lancé le projet Rover de développement de moteur fusée nucléaire. Le moteur aurait été d'abord envoyé dans l'espace comme dernier étage d'une fusée classique avant d'être mis en marche afin d'éviter tout risque de contaminationcontamination à la surface ou dans l'atmosphèreatmosphère.
En 1959, la toute jeune Nasa récupère le projet avec l'ambition d'utiliser ce moteur pour des vols spatiaux de longue duréedurée. Après l'étude de modèles d'essais au sol, la Nasa tente de développer un modèle de vol, le projet prend le nom de « Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application » (Nerva). Le moteur est de type nucléaire thermique (NTP), où la chaleurchaleur générée par le réacteur nucléaire fait changer d'état l'hydrogènehydrogène liquideliquide (LHLH2) qui, devenant gazeux, engendre une forte pressionpression permettant de créer une poussée.
Présentation du programme Nerva à la fin des années 1960. © The Federal File, Domaine public
Au début des années 1960, plusieurs réacteurs furent testés au sol. En 1964, une première version du moteur Nerva est testée. Le hardwarehardware gagne en maturité jusqu'à un ultime modèle (XE) testé en 1969. À ce moment-là, la Nasa envisage même l'idée de placer un moteur Nerva au sommet des fusées lunaires Saturn V. Mais le financement s'estompe au fur et à mesure que la Nasa perd son budget. Le programme Nerva est abandonné en 1972. L'héritage a servi à développer RTG et RHU.
Le moteur soviétique RD-0410
À partir de 1965, le KB Khimautomatiki, concepteur d'un grand nombre de moteurs-fusée soviétiques, se lance dans le design d'un moteur NTP. Le carburant liquide chauffé par le réacteur est lui aussi de l'hydrogène liquide. Le design du cœur du réacteur nucléaire permettait d'être relativement compact.
Le moteur RD-0410 a été testé seulement au sol sur le site de Semipalatinsk. Il a été proposé que le moteur soit inclus dans le design de la proposition de mission Kurchatov Mars 1994. C'était l'époque où l'Union soviétique rêvait de missions habitées sur Mars. Le programme de développement du RD-0410 a duré jusqu'aux années 1980, avant d'être abandonné.
Le projet Prometheus
Un autre type de moteur spatialmoteur spatial nucléaire est celui basé sur la propulsion électrique (NEP). Le principe est plus simple, le réacteur nucléaire fournit la puissance électrique à un moteur ioniquemoteur ionique pour créer un champ électromagnétiquechamp électromagnétique qui accélèrera un gazgaz, comme le XénonXénon. Les moteurs ioniques existent déjà mais la poussée est plus faible que pour un moteur classique car créer un champ magnétiquechamp magnétique a toujours demandé beaucoup de puissance électrique.
Entre 2003 et 2005, la Nasa renoue avec son amour des moteurs nucléaires et lance l'Initiative des systèmes nucléaires (NSI) qui devient le projet Prometheus. Il obtient 800 millions de dollars de financement en cinq ans, incluant une nouvelle génération de RTG pour Curiosity. Le projet incluait aussi le développement d'un moteur nucléaire NEP servant à la propulsion d’un futur vaisseau habité vers Mars.
Le premier moteur NEP, développé dans le cadre du NSI, devait servir à la propulsion d'une sonde à destination de JupiterJupiter et de ses luneslunes glacées, dont Europe. Mais la mission conjointe entre la Nasa et l'Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne s'est scindée en deux missions : Europa ClipperEuropa Clipper pour la Nasa et Juice pour l’ESA.
