La DARPA et la NASA visent à tester une fusée nucléaire d'ici 2026

Si vous souhaitez vous envoler pour Mars, vous devez choisir soigneusement votre date de départ. Les fenêtres de lancement idéales n’arrivent que tous les 26 mois, et ces fenêtres de lancement sont étroites car les planètes doivent être alignées. Littéralement.

Une fusée rapide pourrait élargir ces fenêtres, raccourcir la durée du voyage et épargner les marchandises urgentes ainsi que les passagers. Le problème est que la vitesse des fusées chimiques actuelles est limitée par le carburant et l’oxygène qu’elles peuvent transporter.

Au lieu de cela, vous pourriez utiliser l’énergie nucléaire – pas une simple source de chaleur radioactive, du genre de celle qui pourrait alimenter la propulsion ionique faible d’une sonde spatiale à long terme, mais un véritable réacteur à fission. Un tel four pourrait transformer un filet d'hydrogène liquide de 20 kelvins en une tornade de gaz de 2 700 kelvins, permettant à une quantité gérable de propulseur de fournir une poussée puissante à mi-chemin vers Mars, puis d'inverser la poussée pour décélérer.

C’est précisément ce que la NASA et la DARPA veulent construire, d’abord comme prototype, puis comme fusée lunaire et enfin comme véhicule interplanétaire. Le 26 juillet, les agences ont divulgué les détails du projet, un partenariat avec Lockheed Martin et BWX Technologies, une société de réacteurs basée à Lynchburg, en Virginie. Elles donnent au projet le nom Harry Potterish de DRACO, pour Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations.

Le plan est de tester le prototype dans l'espace à partir de fin 2026. Il s'agit d'une commande très courte, facilitée en partie par la combinaison de ce qui serait normalement les deuxième et troisième phases de développement. L'accélération est possible parce que le prototype « intègre de nombreux matériels hérités de missions passées dans l'espace lointain », explique Tabitha Dodson, responsable du programme DRACO à la DARPA. "Nous voulions disposer d'une plate-forme spatiale hautement fiable, avec tout ce qui n'est pas un moteur à faible risque."

L’ancien programme prévoyait l’utilisation d’uranium 235 de qualité militaire dans le réacteur, ce qui n’est désormais plus à l’ordre du jour.

La première phase de développement, sur la conception du nouveau réacteur, a déjà été achevée pour un coût non divulgué. Les deux phases suivantes sont budgétisées ensemble pour 499 millions de dollars américains.

Si le prototype fonctionne, la prochaine étape consistera à construire une fusée lunaire, dont la vitesse faciliterait la construction et l'approvisionnement d'une base sur la Lune. Mais la véritable récompense viendrait lorsque l’ordre serait donné d’aller sur Mars.

En attendant, qui sait quels dividendes militaires pourraient en découler. La DARPA finance des technologies expérimentales qui pourraient un jour être utiles sans nécessairement préciser quelle pourrait être cette utilisation. Peut-être qu’une fusée nucléaire pourrait propulser des satellites d’une partie du monde à une autre.

L'idée d'une fusée à propulsion nucléaire a été étudiée pour la première fois sous le nom de Projet Orion dans les années 1950, ce qui a finalement conduit à des essais de moteurs au sol. Ce n’est pas idéal : il est préférable d’examiner certains problèmes dans le vide, dans des conditions de zéro g. Mais, de toute façon, les essais au sol ne sont plus à l’ordre du jour. Selon les exigences de sécurité actuelles, les chercheurs devraient capter les gaz d'échappement, éliminer toutes les matières radioactives et les éliminer. Il est donc prévu de placer le prototype sur une orbite de 700 kilomètres de haut, d’où il ne retombera pas sur Terre avant environ 300 ans.

L’ancien programme prévoyait l’utilisation d’uranium 235 de qualité militaire dans le réacteur, ce qui n’est désormais plus à l’ordre du jour. Au lieu de cela, la conception spécifie du U-235 beaucoup moins enrichi. « Il est sécuritaire de travailler dans les environs ; il est sécuritaire d'être là; il n'a pas besoin des mesures de protection qui doivent être un endroit pour le plutonium », explique Anthony Calomino, scientifique en matériaux et structures à la NASA.

Pendant que la fusée est sur la rampe de lancement, la réaction en chaîne de fission et la radioactivité qui en résulte seraient étouffées par des tambours rotatifs qui pointent leur côté absorbant les neutrons vers l'intérieur, face au cœur du réacteur. Ensuite, lorsque le moteur est en orbite en toute sécurité, les tambours tournent pour révéler leurs côtés réfléchissant les neutrons, qui renvoient les neutrons dans le cœur. Cette réflexion augmenterait la densité neutronique, stimulant ainsi la fission. D'autres mesures de sécurité incluent des fils absorbant les neutrons à l'intérieur du noyau qui « empoisonnent » la réaction en chaîne jusqu'à ce qu'ils soient rétractés.