Des moteurs pour aider les engins spatiaux nucléaires à voler vers Mars

Des chercheurs chinois développent un réacteur de 1,5 mégawatt qui, une fois agrandi, serait aussi haut qu'un immeuble de 20 étages, permettant ainsi des voyages aller-retour entre la Terre et Mars.

Prototype de réacteur expérimental refroidi au lithium en Chine. Photo : Académie chinoise des sciences — Prototype de réacteur expérimental refroidi au lithium en Chine. Photo : *Académie chinoise des sciences*

Un projet collaboratif impliquant plus de dix instituts de recherche et universités chinois a permis des avancées significatives dans le domaine des voyages interplanétaires grâce au développement de la technologie de fission nucléaire, permettant l'exploration à grande échelle de Mars. Dans un article publié dans la revue Scientia Sinica Technologica de l'Académie chinoise des sciences, l'équipe a indiqué que son prototype de réacteur refroidi au lithium avait réussi plusieurs essais initiaux au sol, a rapporté Sun le 19 mars.

Les résultats des tests ont confirmé plusieurs solutions technologiques clés conçues par des scientifiques et ingénieurs chinois pour réduire le réacteur de la taille d'un mégawatt, sept fois plus puissant que le système construit par la NASA, à une taille sans précédent. Une fois entièrement déployé dans l'espace, le réacteur de 1,5 mégawatt, dissipateur thermique compris, pourrait atteindre la hauteur d'un immeuble de 20 étages. Mais au sol, il se replierait dans un conteneur pesant moins de 8 tonnes.

Selon l'équipe dirigée par Wu Yican, scientifique à l'Académie des sciences, cette conception facilite le positionnement et le lancement du réacteur sur une fusée. Le réacteur peut également maintenir un fonctionnement stable dans l'environnement spatial hostile pendant de longues périodes. Cette source d'énergie haute puissance permettra des voyages aller-retour pour les astronautes et le fret, ouvrant la voie à une exploration à grande échelle de la Lune et de Mars, selon l'article.

Certains scientifiques estiment qu'un vaisseau spatial à propulsion nucléaire pourrait effectuer l'aller-retour Terre-Mars en seulement trois mois. La communauté scientifique s'accorde désormais à dire que cette technologie est essentielle aux missions interplanétaires. En revanche, un vaisseau spatial à énergie fossile comme le système Starship, développé par la société américaine SpaceX, pourrait mettre au moins sept mois pour atteindre Mars, selon certaines estimations. La fusée Starship est au cœur du projet de la NASA d'envoyer des astronautes sur la Lune d'ici la fin de la décennie, ainsi que des ambitions du PDG de SpaceX, Elon Musk, de coloniser Mars. Mais un aller simple vers la planète rouge nécessiterait un système de survie massif.

Le programme Artemis de la NASA prévoit d'implanter un réacteur nucléaire sur la Lune et d'utiliser une technologie similaire pour construire une flotte de vaisseaux spatiaux destinés à coloniser Mars. L'Union européenne a lancé trois projets visant à développer des technologies spatiales liées au nucléaire. La Russie a également relancé son projet de vaisseau spatial à propulsion nucléaire datant de la guerre froide. Selon l'équipe de Wu, c'est la Russie qui progresse le plus rapidement dans la recherche et le développement de plusieurs technologies clés dans ce domaine, notamment le combustible nucléaire pour l'espace.

Le réacteur chinois sera chauffé jusqu'à 1 276 degrés Celsius par fission du combustible à l'uranium, dépassant largement la température de fonctionnement de la plupart des centrales nucléaires commerciales, ont indiqué les chercheurs. La chaleur intense dilatera les liquides d'éléments inertes tels que l'hélium et le xénon en gaz, qui alimenteront les générateurs. La réaction en chaîne produit des neutrons rapides, permettant une alimentation électrique efficace et continue pendant au moins dix ans. L'utilisation de lithium liquide permet de réduire la taille du réacteur grâce à la conductivité thermique élevée et au faible poids de cet élément.

Les échangeurs de chaleur et les écrans anti-radiations occupent généralement beaucoup d'espace dans un réacteur, mais Wu et ses collègues affirment avoir développé une technologie combinant les deux. L'échangeur de chaleur du réacteur est fabriqué en alliage de tungstène, qui permet un transfert efficace de la chaleur dans le circuit tout en bloquant les rayonnements nocifs, selon l'article. D'autres nouvelles technologies incluent des matériaux résistants à la corrosion à haute température. À ce stade, la source de chaleur du prototype de réacteur est une alimentation électrique externe. L'équipe prévoit d'ajouter des barres de combustible nucléaire pour rendre le réacteur pleinement opérationnel lors des prochaines étapes du programme d'essais.

Cet essai a permis de démontrer la faisabilité de l'association d'un système de refroidissement au lithium avec le générateur Brayton, développé au XIXe siècle comme moteur à piston et largement utilisé dans les vols spatiaux motorisés. La sûreté du réacteur pendant le lancement et l'exploitation constitue un axe majeur de recherche et développement. Il est impératif d'éviter tout risque d'explosion nucléaire, même en cas de rechute du réacteur sur Terre. L'équipe du projet prévoit également d'appliquer l'intelligence artificielle au fonctionnement autonome à long terme du réacteur dans l'espace, grâce à des technologies de diagnostic et de dépannage automatiques.

An Khang (selon Sun )

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