0406 Fusion 101.6 Propulsion Nucleaire

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Avant le retournement des politiques de 70, la propulsion nuclaire spatiale tai les dcideurs spatiaux. Lex-Union sovi cette tendance, en poursuivant ses rech Etats-Unis. Toutefois, depuis quelque tem seulement les anciens projets mais auss Etats-Unis, en Russie mais aussi en Fran tudes qui nont jamais vraiment cess, foss nest pas infranchissable pour dis nuclothermiques et aussi de propulseu

Nouvelles perspectives pour le nuclaire spatial

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es futurs historiens des sciences spatiales porteront certainement un jugement mitig sur lpoque du dbut des annes 70 jusqu nos jours, tant les occasions et les possibilits de dvelopper la conqute spatiale dun facteur de plusieurs ordres de grandeur ont t rates par manque de volont politique et absence de perspectives des dcideurs. Le nuclaire spatial, et les formidables opportunits quil pouvait apporter en tant que matrice dun programme post-Apollo, a t particulirement victime de ce retournement quasi gnral des prio-

PHILIPPE JAMETrits en faveur de programmes trs court terme, dont lexprience a montr quils navaient que des retombes limites sur le systme industriel et de la recherche et sur lemploi, except pour les tlcommunications. Pour en juger, il suffit de comparer les chiffres de lemploi du secteur spatial il y a une quinzaine dannes ceux daujourdhui. Dans les annes 1965-1966 rgnait chez les ingnieurs amricains

et russes un grand optimisme quant lutilisation du nuclaire dans lespace pour produire de llectricit et la matrise des techniques de propulsion nuclaire spatiale. Les concepts de propulsion nuclaire spatiale avaient t imagins pendant la Seconde Guerre mondiale par Ernst Sthlinger (propulsion nuclolectrique) et par Walter Thiel et Krafft Ehricke (propulsion nuclothermique). Un rapport, devenu une rfrence et rdig en 1944 par deux chercheurs de Los Alamos, Stan Ulan et F. de Hoffmann, dmontrait de faon dfinitive les possibilits offertesFUSION N101 - MAI - JUIN 2004

e la science au dbut des annes it couramment envisage par tique fit un peu exception herches plus longtemps que les mps, on ressort des cartons non si des concepts novateurs aux nce. Etant donn le niveau des il apparat de plus en plus que le sposer dici dix ans de propulseurs urs nuclolectriques.

par lnergie nuclaire quant la fourniture dlectricit des sondes et la propulsion de fuses et de vaisseaux spatiaux. Nanmoins, il soulignait aussi les difficults lies au transfert vers lespace des technologies du nuclaire classique (par exemple, le transfert de lnergie calorifique de la fission un fluide propulsif dans le cadre dune structure spcifique comme une fuse), tout en recommandant au gouvernement amricain dacclrer les recherches. En fait, ce nest que vers le milieu des annes 50, plus de dix ans aprs, que de vritables programmes seront misFUSION N101 - MAI - JUIN 2004

en uvre pour alimenter des satellites ou des sondes en nergie par dsintgration de radio-isotopes, transfert technologique le plus facile raliser, ou encore pour alimenter de petits racteurs ou des moteurs pour la propulsion spatiale. Ce que nous venons dcrire concerne en premier lieu les Etats-Unis mais aussi, avec quelques annes de retard, lUnion sovitique qui prparait en secret dtonnants programmes de vol habit martien, lesquels furent prsents aux journalistes par des scientifiques russes en 1990, lors de la signature de laccord de coopration entre lESA et lUnion sovitique. Le plus tonnant de ces programmes tait le projet Aelita qui visait placer en orbite terrestre basse deux vaisseaux martiens propulsion nuclaire dune masse de 750 t et emportant chacun six hommes vers la plante rouge. Comme symbole de cette poque, o le nuclaire spatial avait vent en poupe, les historiens des techniques spatiales retiendront le programme amricain Rover architectur sur le concept Kiwi ainsi quun autre programme amricain, Nerva, architectur sur les concepts Phoebus et NRX. Toute perce dans le domaine technologique ne peut dpasser le stade de concept sur papier que si elle correspond aussi un besoin et une demande du systme technique et du systme conomique qui font de cette perce une innovation. Il arrive parfois que ce besoin et cette demande, justifiant des recherches dans le domaine concern, soient mal perus des acteurs du systme conomique si ceux-ci raisonnent de faon linaire et dans le court terme ou, dans le cas du domaine spatial, en fonction dune stratgie marketing, un nouveau moteur de dveloppement spatial devant automatiquement succder celui qui la prcd ou coexister avec celui-ci. Dans le domaine de la conqute de lespace o il est sage de raisonner sur vingt trente ans, tout en assurant le dveloppement des programmes intermdiaires justifiant les activits court terme, lattitude la plus raliste est de pratiquer en* Cas des satellites radar de surveillance transocaniques sovitiques utilisant des racteurs Romachka et Topaz et de leurs quivalents amricains OPS et SSU utilisant des SNAPPairs comme le SNAP-8 capable de fonctionner 10 000 h ou le SNAP-50 SPUR, quip dun racteur au carbure duranium capable lui aussi de fonctionner pendant 10 000 h avec une puissance lectrique allant de 300 1 200 kW.

permanence la technique du saute-mouton et dengager des projets dpassant le cadre du moyen terme. Ce sont ces projets, une fois mis au point, qui vont crer une demande parfois inattendue grce la mise disposition quils permettent. Un tel schma peut partiellement sappliquer au nuclaire spatial, mme si ses nombreux avantages par rapport aux techniques chimiques ont t identifis depuis longtemps par des ingnieurs visionnaires, que ce soit aussi bien pour la fourniture dlectricit que pour la propulsion. Il ne fait aucun doute que, dans loptique dune expansion de lhomme dans le systme solaire et en labsence de tout invit inattendu du changement technologique , cest partir du nuclaire que nous tirerons les sources dnergie et les systmes de propulsion capables de rendre possible cette expansion. Lavantage numro un du nuclaire est dtre autonome, indpendant de la distance par rapport au Soleil et utilisable en nimporte quel endroit du Systme solaire. Cette forme dnergie spatiale implique une vision prospective sur vingt-cinq cinquante ans et doit tre dfendue avec un dossier aussi objectif que sans concession vis--vis de ceux qui, irrationnels ou mal informs, sont confronts un problme psychologique dacceptabilit du nuclaire dans lespace.

Quelques notions de baseLa question du nuclaire spatial est une notion complexe tant donn quelle ouvre une large palette de possibilits, mais les problmes se posent diffremment selon que lon envisage le nuclaire spatial comme gnrateur de puissance lectrique (en mode radio-isotopique ou en mode racteur miniaturis) ou comme source dnergie pour la propulsion. Lexprience et les tudes montrent que les avantages pour la fourniture dlectricit pour des sondes ou des vaisseaux ne sont pas seulement fonction de la distance par rapport au Soleil, dont la densit de puissance nergtique transmise diminue comme linverse du carr de la distance par rapport notre toile. * Les satellites Cosmos (quips de Romachka et de Topaz) et leurs quivalents amricains ont comme

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particularit la fois dtre de gros consommateurs dnergie et dorbiter sur des trajectoires assez basses au cours desquelles, pendant un certain temps, le disque terrestre masque compltement larrive de la lumire solaire. Sovitiques et Amricains ont donc fait le choix du nuclaire pour la traverse de ce cne dombre et pour alimenter les instruments gros consommateurs dnergie. Les puissances transmises dans le cas de ces satellites de surveillance transocanique (en fait, des satellites espions) ltaient par de vritables racteurs nuclaires en raison des particularits des crissions demandes, mais, en matire de fourniture nergtique, il y a une vritable gradation qui va de systmes non nuclaires vers des systmes nuclaires, au fur et mesure des puissances demandes ou bien lorsque lon envoie des sondes scientifiques vers les plantes extrieures du Systme solaire. Ainsi, en ce qui concerne lorbite de Jupiter situe 800 millions de kilomtres du Soleil, la densit de puissance transmise par lnergie solaire nest que de 3 % de celle existant au niveau de lorbite terrestre. Et le chiffre est encore plus bas pour la belle Saturne : 1 % ! Poursuivons maintenant notre petite initiation nergtique en montrant que, pour certaines missions, il est possible de se passer du nuclaire. Le cas est vident pour certaines missions de courte dure comme des vols habits ou des missions automatiques de quelques jours ou de quelques semaines) et pour des puissances ne dpassant pas quelques kilowatts. Dans ces cas-l, le niveau dnergie requis est tout fait compatible avec dautres systmes moins puissants que le nuclaire. Une solution avantageuse correspondant ces niveaux de demande en nergie est lutilisation de batteries ou, mieux encore, de piles combustibles (hydrogne, oxygne liquides) qui peuvent fournir une puissance moyenne variant autour de 10 kW. La technique des piles combustibles (qui est encore imparfaitement matrise par les Europens comme on la vu lors du droulement du programme Hermes) est un systme dalimentation en nergie parfaitement matris par les Amricains et les Russes. Il est, par exemple, couramment utilis sur les navettes spatiales et les vaisseaux Soyouz et Progress. Le systme est bas sur un

Panneaux solaires de la sonde comtaire europenne Rosetta. Les gnrateurs photovoltaques possdent linconvnient dtre lourds et encombrants, car le ratio surface collectrice-nergie traduite en kilowatts devient rapidement moins intressant au fur et mesure que lon sloigne du Soleil.

processus lectrochimique o vont entrer en jeu deux substances actives (hydrogne et oxygne) cons