Nous avons besoin de moteurs nucléaires plus puissants pour explorer plus loin et plus rapidement dans l'espace

Nasa

L'année dernière, Voyager 2 a finalement pénétré dans l'espace interstellaire après avoir parcouru plus de 11,2 milliards milles. Cette mission épique a été rendue possible par l'énergie nucléaire, la technologie qui a propulsé les engins spatiaux pendant des décennies.

Les engins spatiaux comme la paire Voyager sont alimentés par des générateurs thermoélectriques à radio-isotopes, ou RTG. Ces moteurs reposent sur le fait que les substances radioactives libèrent de la chaleur lorsqu'elles se décomposent. En convertissant la chaleur générée par la désintégration du plutonium-238 (P-238) en électricité, les engins spatiaux continuent de fonctionner longtemps après que les rayons du soleil ne soient qu'une lueur lointaine.

Mais les RTG nous limitent également. Si nous voulons envoyer des engins spatiaux – ou des humains – plus loin, plus rapidement et plus souvent, nous ne pouvons pas continuer à compter sur les mêmes technologies nucléaires vieilles de plusieurs décennies. Comment pouvons-nous étendre notre portée?

Que se passe-t-il en ce moment

Notre approvisionnement en plutonium-238 s'épuise. Le lot d'origine a été fabriqué aux États-Unis en tant que sous-produit de la création de plutonium-239 de qualité militaire pendant la guerre froide. Pour continuer à explorer, la NASA a besoin de beaucoup plus.

Oak Ridge National Lab s'est chargé de le fabriquer en 2012. C'était un processus manuel lent pour fabriquer même quelques grammes. Mais le mois dernier, des chercheurs d'Oak Ridge annoncé ils avaient finalement développé un moyen d'automatiser et d'augmenter la production de pastilles de neptunium et d'aluminium nécessaires à la fabrication du P-238. Les pastilles sont transformées en précieux P-238 en les pressant et en les enfermant dans des tubes en aluminium et en les irradiant dans un réacteur.

La création de ces pastilles était le plus gros goulot d'étranglement du processus, et retirer les humains de l'équation a demandé beaucoup d'expérimentation. Dans de nombreux travaux nucléaires, il s'agit de cuisiner et de regarder, explique le responsable du programme Bob Wham. Vous le concevez, en mettant beaucoup de facteurs de sécurité sur la conception ; Sors-le; et voyez s'il fonctionne comme prévu. Après des années de travail pour automatiser la mesure et la fabrication, c'est fait.

Le laboratoire fabrique maintenant 50 grammes de P-238 par an, mais s'attend à en produire bientôt jusqu'à 400 grammes par an. Il prévoit qu'il sera en mesure d'atteindre l'objectif annuel de la NASA de 1,5 kg d'ici deux ans. Plus nous avons de P-238, plus nous pouvons envoyer de missions dans l'espace lointain.

Petites étapes

La NASA a également étudié la fabrication de RTG plus efficaces appelés eMMRTG, ou RTG multi-missions améliorés. Mais pour vraiment faire un grand pas en avant, nous devons regarder quelque chose de nouveau. Finalement, nous aurons besoin de systèmes plus puissants. Seule la fission peut fournir cela dans n'importe quel type de scénario à court terme, explique David Poston, chercheur au Laboratoire national de Los Alamos.

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Entrer Kilopuissance .

Poston est le concepteur en chef du réacteur de Kilopower, un prototype de réacteur à fission que la NASA testé avec succès l'année dernière. Il pourrait fournir de l'énergie au cours de longues missions, peut-être même pour des avant-postes planétaires humains. La façon dont nous l'avons fait évoluer vers la faisabilité simplifiait les choses, dit Poston. Nous avons eu de nombreux programmes de réacteurs spatiaux au cours des 30 dernières années, mais ils ont tous échoué. Principalement parce qu'ils sont devenus trop chers. Kilopower a actuellement une puissance de 4 kilowatts, mais les chercheurs espèrent atteindre 10 kW.

Des pas de géant

Il y a eu des idées nucléaires farfelues pendant un certain temps, notamment faire exploser des bombes atomiques à l'arrière d'un vaisseau spatial dans ce qu'on appelle propulsion par impulsions nucléaires (vous pourrez peut-être repérer quelques problèmes pratiques avec celui-là). Mais certaines personnes travaillent encore à concrétiser des idées tout aussi folles.

L'une de ces équipes se trouve chez Princeton Satellite Systems, qui cherche à générer des mégawatts d'électricité en utilisant la fusion. Oui, nous sommes passés des watts aux kilowatts puis aux mégawatts. Vous connaissez probablement la fusion - elle se produit dans le ciel tous les jours grâce à notre soleil. La fusion produit plusieurs fois la quantité d'énergie créée par la fission, mais elle est difficile à contrôler.

Princeton Satellite Systems développe un entraînement par fusion directe , qui utilise des champs magnétiques pour générer du courant dans le plasma et le chauffer jusqu'à 1 milliard de °C. L'équipe affirme que la poussée que la machine de la taille d'une mini-fourgonnette produirait (théoriquement) réduirait de plus de moitié les temps de trajet entre les systèmes solaires (les voyages vers Pluton prendraient environ quatre ans au lieu de neuf), avec de l'énergie à revendre.

Laboratoire national d'Oak Ridge, Département américain de l'énergie

Si vous avez de l'énergie lorsque vous y arrivez, vous pouvez faire beaucoup d'expériences vraiment cool, explique le physicien de l'entreprise, Charles Swanson. Une des choses les plus cool Cassini a fait des images radar de Titan, la lune de Saturne. Mais le radar est gourmand en énergie et était limité. Avoir un mégawatt de puissance libère des options.

La société a reçu une cargaison de financement de la NASA et du département américain de l'énergie, il semble donc que quelqu'un pense que ce moonshot pourrait fonctionner. Mais soyons francs : cela n'arrivera pas de sitôt, ni même de notre vivant. La fusion en est encore aux premiers stades de la recherche ici sur Terre.

Même ainsi, il est toujours amusant d'imaginer ce que cela pourrait rendre possible. Ce pouvait être le saut dont nous avons besoin pour accélérer nos voyages vers les planètes extérieures et au-delà.

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