Mars Curiosity : la NASA fait le choix d’un générateur nucléaire

Sous la supervision de la NASA, la mission "Mars Science Laboratory (MSL)" qui a pour objectif d’explorer la planète Mars à l’aide d’un engin robotisé (rover) devrait être lancée si tout va bien cette semaine par la fusée Atlas V.

Le rover nommé Curiosity sera propulsé dans l’espace samedi prochain. La fusée portera à son bord une charge utile comprenant du matériel scientifique jamais encore utilisé sur la surface martienne.

En effet, les instruments tireront leur alimentation à partir d’un système générateur d’énergie de type "radio-isotopes" assemblé et testé dans les laboratoires nationales de l’Idaho (INL). Le générateur thermoélectrique radio-isotopique semble être le seul moyen à ce jour capable d’alimenter de manière fiable une mission spatiale durant plusieurs années. Le dispositif fournit une source continue de chaleur et d’électricité pour les composants du rover.

Ce n’est pas nouveau. La NASA a déjà utilisé des générateurs nucléaires d’une manière qu’elle juge "sûre et fiable" pour délivrer de l’énergie à 26 missions spatiales au cours des 50 dernières années. Le nouveau générateur comme celui destiné à la mission MSL a été soigneusement assemblé et intensivement testé à l’INL avant d’être réellement opérationnel.

"Ce système d’alimentation permettra à Curiosity d’achever l’expédition quelque soit les saisons et les températures extrêmes rencontrées sur Mars", a déclaré Stephen Johnson, directeur de la division Système nucléaire spatial et technologie à l’INL. "Lorsque l’appareil a quitté le laboratoire, nous avons vérifié ses performances et fait en sorte qu’il soit dans <<une forme optimale>> à son arrivée au centre spatial Kennedy."

Mars Curiosity : la NASA fait le choix d'un générateur nucléaire

Le système d’alimentation fournira environ 110 watts d’électricité et pourra fonctionner en continu pendant de nombreuses années. Le combustible nucléaire est protégée par plusieurs couches sécurisées qui ont subi des tests rigoureux selon différents scénarios accidentogènes.

L’équipe de l’INL a commencé à assembler la source d’alimentation spécifique à l’été 2008. En décembre de la même année, le système électrique a été entièrement alimenté, assemblé et prêt pour des essais. INL a ensuite réalisé une batterie de tests afin de vérifier que de tels systèmes fonctionneront comme prévu au cours de leurs missions futures.

Le système fournira de la chaleur et de l’électricité à Curiosity, tandis que les instruments scientifiques utiliseront la chaleur issue de la radioactivité. Le générateur est constitué d’un conteneur en céramique contenant du dioxyde de plutonium enfermé dans plusieurs couches de matériaux de protection, dont des capsules d’iridium et des blocs de graphite à haute résistance.

Comme le plutonium se désintègre naturellement, il dégage de la chaleur, qui est ensuite distribuée à travers le Rover par un fluide caloporteur. Un système de radiateurs comprenant près de cinquante mètres de tubes dans lesquels circule le fluide permet de rejeter la chaleur excédentaire. La tension électrique est produite en utilisant des thermocouples, qui exploitent la différence de température entre la source de chaleur et le froid extérieur.

Mars Curiosity : la NASA fait le choix d'un générateur nucléaire

L’atterrissage de Curiosity sur Mars est prévu en août 2012 avant de mener à bien une mission de plus de 23 mois. Il a pour objectif d’observer le cratère "Gale" – 155,3 km de diamètre – afin de trouver des indices sur les conditions environnementales, ayant ou non, favoriser le développement de la vie microbienne.

La NASA a choisi d’utiliser une source d’énergie nucléaire car les autres alternatives comme l’énergie solaire ne répondait pas aux exigences de la mission
. Le rover à propulsion nucléaire peut aller plus loin, voyager à plusieurs endroits, durer plus longtemp et communiquer dès son entrée dans l’atmosphère. Il dégage par ailleurs davantage de puissance électrique et de chaleur pour une charge utile plus grande par rapport à l’autre source d’énergie alternative étudiée par la NASA – le solaire.

Détail sur la production d’énergie (src : wikipedia)

Le rover Curiosity est plus performant que les robots , alimentés par des GPHS-RTG, grâce à un générateur thermoélectrique à radioisotope (GTR) de nouvelle génération, le MMRTG développé par le DOE et produit par Boeing, utilisant une charge de 4,8 kg de dioxyde de plutonium PuO2 enrichi en plutonium 238 générant une puissance initiale d’environ 2 000 W thermiques convertis nominalement en 120 W électriques par des thermocouples à base de nouveaux matériaux thermoélectriques, à savoir PbTe/TAGS au lieu des anciens composants silicium-germanium :

Mars Science Laboratory pourra ainsi disposer d’une énergie abondante de 2,5 kWh/j au lieu de 0,6 à 0,9 kWh/j sur Opportunity, dont la puissance résiduelle, le 12 mai 2009 (après 1884 sols) n’était plus que de 460 Wh/j.

Mars Curiosity : la NASA fait le choix d'un générateur nucléaire

De surcroît, cette puissance sera indépendante de l’intensité du rayonnement reçu du Soleil et n’imposera donc pas d’arrêter la mission pendant l’hiver martien, contrairement au cas de Spirit et d’Opportunity. MSL dispose d’une autonomie nominale d’une année martienne, soit près de deux années terrestres, mais sa source d’énergie devrait encore fournir 100 W électriques après 14 années terrestres de fonctionnement.

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8 Commentaires sur "Mars Curiosity : la NASA fait le choix d’un générateur nucléaire"

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Ludop12
Invité

Et si la fusée explose dans l’atmosphère que se passe t’il? Où vont les particules radioactives?

Lionel_fr
Invité
Je ne vais pas dire que c’est sans risque ni plébisciter l’abandon total du solaire pour cette mission alors que le soleil irradie sur mars env. 2/3 de l’énergie reçue par la terre. Les missions telles que voyager, gallileo ou cassini n’ont pas d’autre choix , sur mars , spirit et opportunity ont démontré que c’est possible même si c’est très contraignant. En revanche , les risques d’explosion au décollage ont fait l’objet de nombreux débats outre atlantique. On e peut pas dire que le suje a été occulté. Comme il est décrit sommairement dans l’article , le pu238 est… Lire plus »
dede29
Invité

A Fukushima et à Tchernobyl !

sonolisto
Invité

Ah! les psychoses humaines… Qui risque rien n’a rien! Sans les valeureux Vikings, où en serions-nous?

Geolog
Invité

Cette polémique me rappelle celle qui a eu lieu à l’occasion du lancement de la sonde Cassini dans les années 90. Elle aussi fonctionnait grace à un RTG utilisant l’effet thermoélectrique (effet Seebeck versus Peltier). Période du PU238 : 80 ans. Ca veut dire qu’au bout de 40 ans il n’en reste plus que la moitié. Au vu des durées de trajet de sondes qui sont maintenant depuis plusieurs dizaines d’années dans l’espace, cela a son importance.

Naif
Invité

Un peu ignorant dans le domaine, mais si j’en crois une encyclopédie en ligne, le PU 238 se désintègre effectivement en 87,74ans en donnant de l’uranium U234 puis du Thorium 230 avec une période de 245 500 ans. Est-ce que c’est bien ça ? Si oui c’est quand même un peu moins simple et rapide que ce que vous dites.

Lionel_fr
Invité
Je ne suis pas expert en isotopes. Pour autant, je crois qu’il faut relativiser cette question. Si la terre ne possédait pas de magnétosphère (qui décroit dangereusement depuis un siècle) , sa surface serait comme celle de Mars, l’atmosphère aurait été emportée à 90% par le vent solaire , les UV ne seraient plus filtrés ni le vent solaire qui est à lui seul largement mortel à court terme. Tous les astronautes souffrent de séquelles , même en orbite basse. Ca ne s’arrète pas là puisque l’orbite de Jupiter est parmi les zones les plus radioactives du système solaire. Le… Lire plus »
yp
Invité

l’énergie radioactive ne pose aucun problème en soi, c’est la fillière de l’électricité nucléaire telle qu’elle existe actuellement qui est un problème dans le cadre de notre planète. exactement comme lorsqu’ on est sur bateau au milieu de l’océan articque, on ne s’amuse pas à s’éclairer avec la mèche de batons de dynamite, alors qu’on a d’autres moyens à disposition. même si les mèches sont super longues. elle vous plait ma métaphore ? moi je l’aime beaucoup

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