New Horizons et son générateur thermoélectrique à radioisotope, RTG

L'énergie solaire étant inutilisable à cette distance, New HorizonsNew Horizons sera alimentée par un générateurgénérateur à isotopes radioactifs aussi appelé générateur thermoélectrique à radioisotoperadioisotope (RTG, Radioisotope Thermoelectric Generator) capable de fournir suffisamment d'énergie durant plusieurs décennies.

Un RTG ne renferme aucune pièce en mouvement, et n'utilise ni la fissionfission ni la fusion pour produire de l'énergie. La décroissance radioactive d'un élément, ici le bioxyde de plutonium 238 - un isotope non utilisé à des fins militaires - produit naturellement de la chaleurchaleur, laquelle est convertie en électricité par un thermocouple.

Environ 11 kgkg de bioxyde de plutonium fournis par le Département de l'Énergie américain ont été embarqués à bord de New Horizons et assureront une puissance de départ de 213 wattswatts sous 30 voltsvolts en courant continucourant continu, qui sera directement utilisée car la sonde n'embarque pas d'accumulateurs. Cette puissance décroîtra lentement (environ 3,5 watts par année), et 190 watts sont encore disponibles au moment du survolsurvol de PlutonPluton par New Horizons en 2015. Si le niveau énergétique est trop bas, l'ordinateurordinateur de bord programmera un fonctionnement alterné des instruments de bord afin d'amoindrir la consommation électrique.

Le RTG, générateur électrique utilisant la chaleur d'un corps radioactif. © Nasa

Particulièrement vitale, la distribution de l'énergie à bord de New Horizons a été organisée sur le principe de la « redondance massive », comprenant 96 connecteurs et plus de 3.200 faisceaux câblés.

Le RTG et la sécurité

Dans le cœur du RTG, le bioxyde de plutonium se présente sous la forme d'une céramiquecéramique spécialement formulée, résistante au feufeu, façonnée en billes pour réduire les possibilités de dispersion du combustiblecombustible lors d'un accidentaccident au lancement ou d'une rentrée atmosphérique intempestive. Cette forme de céramique est totalement insoluble dans l'eau et réagit très peu avec d'autres éléments chimiqueséléments chimiques. Si elle est fracturée, cette céramique a tendance à se briser en de gros fragments qui présentent moins de risques de dispersion que de petites particules.

Le carburant est réparti dans chaque élément du RTG dans 18 petites unités modulaires indépendantes, chacune possédant son propre bouclier thermique et son blindage. De multiples couches de matièresmatières protectrices les entourent et les encapsulent, composées entre autres d'iridiumiridium et de graphitegraphite à haute résistancerésistance, réduisant encore les risques d'exposition du bioxyde de plutonium en cas d'accident. L'iridium, un métalmétal extrêmement solidesolide et résistant à la chaleur et à la corrosioncorrosion, est directement en contact avec les billes de céramique tandis que plusieurs couches de graphite extrêmement résistant aux hautes températures assurent une protection supplémentaire.

En 40 années d'exploration spatiale, 24 RTG ont été installés à bord de satellites et de sondes, et aucun n'a connu de défaillance, même mineure. Trois missions ont connu des fonctionnements défectueux, pour d'autres raisons. Le RTG installé à bord du module lunaire d'ApolloApollo 13, qui s'est désintégré dans l'atmosphèreatmosphère au-dessus de l'océan après l'échec de la mission, a été la démonstration de l'efficacité des protections puisque les détecteurs n'ont pu mettre en évidence la moindre trace de radioactivitéradioactivité dans la zone de chute.