Propulser un vaisseau vers Mars grâce à l'énergie nucléaire ? Ce concept prend forme avec le projet SR-1 Freedom de la NASA. Prévu pour un lancement en 2028, cet engin marque un tournant dans l'exploration interplanétaire.
Mais avant de parler nucléaire, il faut parler électricité.
Illustration du vaisseau spatial SR-1 Freedom de la NASA devant une représentation de Mars.
Crédit: NEMES LASZLO/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Getty Images/NASA
La propulsion électrique, souvent désignée sous le nom de moteur ionique, fonctionne en transformant un gaz comme le xénon en ions pour produire une poussée. Cette force est très faible, mais elle s'additionne de manière progressive, permettant d'atteindre des vitesses élevées sur de grandes distances. Depuis les années 1960, ce système a été utilisé pour de nombreuses missions, d'abord en orbite terrestre, puis vers d'autres objets célestes, prouvant ainsi sa fiabilité et son intérêt pour les voyages lointains.
Toutefois, dans les zones reculées du Système solaire, les panneaux solaires deviennent insuffisants pour alimenter ces moteurs. Les générateurs thermoélectriques à radioisotopes, ou RTG, apportent une réponse en exploitant la chaleur libérée par la désintégration radioactive du plutonium-238. Ces appareils ont permis à des engins comme les sondes Voyager ou aux rovers martiens de fonctionner pendant des décennies, fournissant une source d'énergie stable malgré un environnement difficile. Ici il est question de fourniture d'énergie pour les circuits internes, pas pour la propulsion.
La propulsion nucléaire électrique combine quant à elle un réacteur à fission et un moteur ionique. Le réacteur génère de l'électricité qui sert à charger électriquement le gaz propulseur. Cette approche délivre une puissance bien plus importante que les systèmes solaires, ce qui facilite le transport de charges plus lourdes et l'exploration des régions où la lumière solaire est trop faible. Elle trace ainsi la route vers des missions plus ambitieuses en direction de Mars ou au-delà.
Des propulseurs à effet Hall en cours de test à la base aérienne d'Edwards en Californie, en mars 2025.
Crédit: U.S. Space Force Photo par AFRL
L'utilisation de matériaux nucléaires dans l'espace nécessite des mesures de sécurité très strictes. Les RTG sont par exemple enfermés dans des matériaux résistants comme le graphite et l'iridium pour réduire les risques en cas d'incident. Malgré certaines craintes exprimées par le passé, lors du lancement de la sonde Cassini-Huygens par exemple qui utilisait cette technologie, les missions équipées de ces générateurs se sont déroulées jusqu'à présent sans incident.
Les tests de propulsion nucléaire électrique ont débuté dès 1965 avec le satellite expérimental SNAP-10A, qui reste à ce jour le seul réacteur spatial lancé. Après l'abandon de plusieurs projets par la suite, la NASA relance maintenant cette technologie avec le SR-1 Freedom. Si les obstacles techniques sont surmontés, cette initiative pourrait permettre des voyages plus rapides et efficaces, modifiant en profondeur l'exploration spatiale pour les prochaines années et décennies.