Le transport spatial ultrarapide devient tangible grâce à la propulsion nucléaire

La propulsion nucléaire thermique (NTP) représente une solution potentielle pour les missions spatiales lointaines, notamment celles visant à transporter des humains vers Mars. Cependant, les défis techniques liés à la conception de réacteurs capables de résister aux conditions extrêmes de l’espace restent considérables. Récemment, des tests menés par General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) en collaboration avec la NASA ont permis de franchir une étape importante dans le développement de cette technologie.

General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) a annoncé avoir mené avec succès une série de tests à haut impact au Marshall Space Flight Center (MSFC) de la NASA. Ces essais visent à valider la conception du combustible nucléaire spécifique développé par GA-EMS pour les réacteurs de propulsion nucléaire thermique. L’objectif est de répondre aux exigences de performance nécessaires pour supporter les conditions opérationnelles extrêmes rencontrées dans l’espace.

Scott Forney, président de GA-EMS, a déclaré : « Les résultats récents marquent une étape clé dans la démonstration réussie de la conception du combustible pour les réacteurs NTP. Le combustible doit survivre à des températures extrêmement élevées et à un environnement d’hydrogène chaud, typiques d’un réacteur NTP en fonctionnement dans l’espace. Les résultats positifs des tests montrent que le combustible peut résister à ces conditions, nous rapprochant ainsi de la réalisation d’une propulsion nucléaire thermique sûre et fiable pour les missions cislunaires et interplanétaires. »

Des conditions extrêmes simulées avec précision

Les tests ont été réalisés dans des installations spécialisées du MSFC, situé à Huntsville, en Alabama. Le combustible nucléaire a été exposé à un flux d’hydrogène chaud et soumis à six cycles thermiques, atteignant des températures maximales de 2600 K (4220° Fahrenheit). Chaque cycle comprenait une phase de maintien de 20 minutes à température maximale, démontrant ainsi la capacité du combustible à résister à l’érosion et à la dégradation causées par l’hydrogène chaud.

Des essais supplémentaires ont été menés avec différentes configurations de protection pour évaluer l’amélioration des performances du combustible dans des conditions similaires à celles d’un réacteur. Les tests ont permis de recueillir des données précieuses sur les matériaux et les technologies susceptibles d’optimiser la durabilité et l’efficacité du système.

Dr. Christina Back, vice-présidente des technologies et matériaux nucléaires chez GA-EMS, a souligné l’importance de ces travaux : « À notre connaissance, nous sommes la première entreprise à utiliser l’installation CFEET du MSFC pour tester et démontrer la survie du combustible après des cycles thermiques dans des conditions représentatives d’hydrogène. Nous avons également réalisé des tests dans un environnement non hydrogène dans notre laboratoire, confirmant que le combustible performe exceptionnellement bien à des températures allant jusqu’à 3000 K. Cela permettrait au système NTP d’être deux à trois fois plus efficace que les moteurs-fusées chimiques conventionnels. »

Ces tests s’inscrivent dans le cadre d’un contrat géré par Battelle Energy Alliance (BEA) pour le compte de l’Idaho National Laboratory (INL). La collaboration entre GA-EMS et la NASA se poursuit afin de perfectionner et de valider les performances du combustible pour les futures missions spatiales, notamment celles destinées à atteindre la Lune et Mars.

Une expertise au service de l’exploration spatiale

GA-EMS développe des technologies innovantes pour répondre aux besoins des environnements opérationnels les plus exigeants, des fonds marins à l’espace. Leur portefeuille comprend des systèmes électromagnétiques, de production d’énergie, de stockage d’énergie, ainsi que des systèmes spatiaux et satellitaires. L’entreprise propose également des solutions pour la défense, la sécurité nationale et des secteurs industriels tels que l’énergie nucléaire et la gestion des déchets dangereux.

Ces avancées technologiques pourraient jouer un rôle déterminant dans l’avenir de l’exploration spatiale, en offrant des systèmes de propulsion plus efficaces et fiables pour les missions de longue durée. Les résultats obtenus par GA-EMS ouvrent de nouvelles perspectives pour la conquête de l’espace, tout en renforçant la collaboration entre le secteur privé et les agences spatiales.

Focus sur la propulsion nucléaire thermique

Depuis les années 1950, GA-EMS exploite les possibilités de la propulsion nucléaire thermique (NTP) dans l’espace. Le concept de réacteur NTP de GA-EMS s’appuie sur les progrès des matériaux nucléaires modernes et des méthodes de fabrication, ainsi que sur l’expérience précieuse acquise par l’entreprise dans le cadre du projet Rover de la Commission de l’énergie atomique (AEC) de la NASA dans les années 1960, l’un des premiers programmes à démontrer la faisabilité de la NTP dans l’espace. GA a fabriqué environ 6 tonnes de noyaux de combustible nucléaire pour ce projet. En 1965, l’entreprise a également participé directement aux essais et à la caractérisation du combustible nucléaire pour le réacteur SNAP-10A, le seul réacteur nucléaire américain lancé dans l’espace.

Aujourd’hui, la conception du réacteur NTP de GA-EMS propose de nouvelles caractéristiques qui permettent de résoudre les problèmes observés dans les conceptions antérieures, tels que la corrosion des éléments combustibles, et d’obtenir un cœur compact en utilisant de l’uranium faiblement enrichi à essais élevés (HALEU) au lieu de l’uranium fortement enrichi (HEU). Les avancées de GA-EMS en matière de combustible nucléaire de pointe et de matériaux composites à matrice céramique à haute température sont des éléments clés de la conception du NTP pour créer un système de propulsion très efficace et exceptionnellement sûr. Grâce à ses capacités internes exceptionnelles de fabrication de ces composants et d’autres, GA-EMS contribue à l’avenir de l’exploration spatiale.

Légende illustration : Crédit General Atomics

Source : GA