Illustration d’un module à propulsion nucléaire qui pourrait un jour emmener des astronautes vers Mars. © Nasa
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La Russie veut envoyer une sonde propulsée au nucléaire vers Jupiter

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[EN VIDÉO] Le moteur ionique peut-il nous permettre d'atteindre de nouvelles étoiles ?  Le moteur ionique pourrait devenir le moteur spatial du futur. Bien qu'il soit encore marginal, ce système de propulsion permet déjà de rendre les satellites et les sondes plus légers. Découvrez son fonctionnement en vidéo. 

Le module Zeus, dont le moteur électrique est alimenté par un mini réacteur nucléaire, servirait à alimenter la sonde pour des missions de très longue durée. Une technologie séduisante sur le papier mais qui, à plusieurs reprises, a déjà échoué dans sa mise en œuvre.

C'est une vieille idée que les Russes viennent de ressortir du placard : une mission interplanétaire avec une sonde propulsée à l'électricité nucléaire. L'agence spatiale russe Roscosmos a annoncé le 22 mai dernier le lancement de son module Zeus d'ici 2030 ; ce dernier voyagera vers la Lune, puis Vénus et enfin Jupiter et ses satellites. La mission, prévue pour durer 50 mois, devrait décoller d'ici 2030. Zeus devrait être doté d'un « mini-réacteur nucléaire » de 500 kilowatts (20.000 fois moins qu'un réacteur nucléaire terrestre) capable de propulser le satellite de 22 tonnes, selon l’agence Spoutnik. Elle serait lancée depuis la base de Vostochny, au sud-est de la Sibérie, à bord du lanceur Angara-A5V.

Un remorqueur nucléaire et une station orbitale alimentés au nucléaire

Cette mission serait la première application concrète du projet de module nucléaire baptisé TEM, et pour lequel un contrat de 4,17 milliards de roubles (46,5 millions d'euros) a été signé en décembre dernier auprès de Roscosmos. En 2019, l'agence avait déjà présenté la maquette d’un remorqueur spatial propulsé avec le module TEM destiné à placer des satellites en orbite. Roscosmos plancherait également sur une station orbitale équipée du module Zeus, selon Spoutnik.

Ce n'est pas la première fois que la Russie se tourne vers l'énergie nucléaire pour l'exploration spatiale. Entre 1970 et 1988, l'URSS avait lancé 32 satellites propulsés au nucléaire. Des missions pas toujours couronnées de succès, un dysfonctionnement du satellite Kosmos 954 aboutissant notamment à la retombée de débris radioactifs au-dessus du Canada en 1977. Ce dernier était alimenté par un réacteur nucléaire contenant environ 50 kilos d'uranium 235.

Le Jimo (Jupiter Icy Moons Orbiter) était une navette spatiale emportant un moteur nucléo-électrique et destinée à explorer les lunes de Jupiter. Trop coûteux, le projet a été abandonné en 2005. © Nasa

Peu de détails ont encore filtré sur la technologie exacte utilisée par Zeus. Contrairement aux fusées nucléaires thermiques, où la chaleur dégagée par la réaction nucléaire est directement utilisée pour chauffer un fluide alimentant la propulsion de la fusée, il s'agirait ici de convertir l'énergie nucléaire en électricité pour entraîner un satellite, en remplacement des batteries ou des panneaux solaires. L'avantage est de disposer d'une source d'énergie de long terme, non dépendante de l'exposition solaire et pouvant ainsi opérer dans des régions cachées du Soleil. La propulsion nucléaire permettrait aussi d'effectuer des missions plus longues, le réacteur Zeus étant prévu pour durer 10 à 12 ans.

Le nucléaire électrique, une idée vieille de 50 ans

En France, le CEA avait lui aussi mené des études conséquentes sur la propulsion nucléaire électrique ou NEP (Nuclear Electric Propulsion) dans les années 1980 avec un projet nommé Erato. La Nasa avait également songé à une mission vers les lunes de Jupiter baptisée baptisée Jimo (Jupiter Icy Moons Orbiter), où la sonde aurait pu multiplier les changements de déplacements et d'orbite grâce à son importante réserve d'énergie (voir ci-dessous). La mission Jimo avait finalement été abandonnée en juin 2005 pour des raisons budgétaires. L'idée a été récemment relancée en 2019 pour une mission vers Mars, qui serait alimentée par un moteur ionique. La prochain décennie sera-elle la bonne pour le nucléaire spatial ?

Pour en savoir plus

La propulsion nucléaire en route pour Jupiter ?

Article de France-science publié le x02/01/2004

Depuis février dernier, une équipe de 38 chercheurs travaille en collaboration avec la NASA sur l'utilisation de la propulsion nucléaire dans le cadre d'un voyage interplanétaire en direction de Jupiter.

Le projet, baptisé JIMO pour Jupiter Icy Moons Orbiter, prévoit un réacteur nucléaire pour ioniser un gaz qui est projeté à très grande vitesse.
Un procédé de ce genre a été testé en 1998 sur Deep Space 1 mais avec un moteur classique. Si elle était finalisée, d'ici 2011 pour les plus optimistes, la nouvelle sonde serait équipée d'un moteur 10 fois plus puissant et sa capacité électrique lui donnerait suffisamment d'autonomie pour explorer plusieurs satellites joviens.

Elle pourrait même embarquer des instruments gourmands en électricité comme des géoradars.
Mais cette idée suscite quelques craintes de la part d'organisations comme le Global Network Against Weapons and Nuclear Power in Space. Celui-ci rappelle qu'un lancement de fusée sur dix échoue ; en cas de revers, quel sera l'impact sur l'environnement ?

Les ingénieurs de la NASA indiquent de leur côté que le réacteur nucléaire ne sera activé qu'une fois en orbite et que les éléments radioactifs comme le combustible seront protégés de façon à résister à une explosion du lanceur.

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