La L’énergie nucléaire a tout le potentiel pour façonner l’avenir de l’exploration spatiale. Et, au-delà des panneaux solaires actuellement utilisés par la plupart des satellites et des instruments d’observation comme le télescope James Webb, les navires déjà en conception utilisent souvent des réacteurs nucléaires. Ceux-ci permettront, entre autres, de voyager vers Mars en deux fois moins de temps, et offriront une source durable, fiable, avec un entretien minimal et éprouvée dans les missions martiennes des rovers Curiosity et Perseverance.
Avant de devenir une réalité dans de grandes fusées à destination des confins du système solaire, ces systèmes de propulsion doivent être testés en orbite à une échelle beaucoup plus petite. Et c’est ce qu’entend la start-up américaine RocketStar, qui vient d’annoncer le succès des premiers tests de FireStar Drive, une unité de propulsion électrique innovante pour engins spatiaux qui utilise du plasma pulsé alimenté par fusion nucléaire.
L’appareil, qui augmente la poussée du propulseur alimenté en eau de l’entreprise jusqu’à 50 %sera testé dans l’espace en juillet de cette année, mais doit encore passer de nouveaux tests au sol et d’autres ajustements pour être confirmé comme alternative aux autres types de propulsion.
D’une serviette à l’espace
Certaines des découvertes et inventions les plus importantes de l’histoire ont derrière elles une curieuse histoire. Beaucoup d’entre eux commencent par hasard, avec un simple dessin sur une feuille de papieret c’est exactement le cas de FireStar Drive, même s’il reste à voir s’il parvient à marquer un avant et un après dans l’industrie aérospatiale.
« Sur une serviette lors d’une conférence en Floride, j’ai esquissé cette idée et je l’ai décrite à Wes Faler, fondateur de Miles Space », explique Chris Craddock, PDG de RocketStar, dans un communiqué de presse. Peu de temps après, Craddock a acquis l’entreprise et Faler est devenu son CTO. « C’était très intelligent de développer à la fois le propulseur de base et la mise à niveau de fusion. Maintenant, je suis enthousiasmé par l’idée de convertir [nuestra idea] dans un propulseur amélioré par fusion avec des améliorations de performances notables« .
Représentation d’une fusée avec moteur à fusion nucléaire Pulsar Fusion
La fusion a eu lieu pour la première fois au cours de la phase 1 d’une recherche sur l’innovation dans les petites entreprises (SBIR) pour AFWERX, le division qui explore les technologies les plus avant-gardistes pour le Département de l’Air Force des États-Unis.
La découverte a eu lieu après introduire de l’eau contenant des particules de bore dans le panache d’échappement du propulseur Plasma pulsé RocketStar. La réaction a produit des particules alpha et des rayons gamma, indicateurs courants des rayonnements ionisants, qui se produisent après la fusion nucléaire.
[El innovador motor de agua para que los satélites espaciales puedan durar más años en órbita]
Quelques mois plus tard, déjà dans la deuxième phase du SBIR, qui s’est déroulée au Laboratoire de propulsion électrique de haute puissance (HPEPL) du Georgia Institute of Technology, l’expérience a été répétée. En plus des rayonnements ionisants, des données de poussée ont été obtenues, qui amélioré de 50% par rapport à la génération précédente du propulseur.
« RocketStar ne s’est pas limité à améliorer progressivement un système de propulsion, mais a fait un pas en avant en appliquant un concept novateur, créant une réaction de fusion-fission dans les gaz d’échappement« , déclare Adam Hecht, professeur de génie nucléaire à l’Université du Nouveau-Mexique.
Conception préliminaire du vaisseau spatial avec les propulseurs à fusion FireStar RocketStar Omicrono
Un autre grand avantage par rapport aux autres systèmes visant à utiliser la fusion nucléaire pour propulser des satellites et des fusées est que, dans ce cas, la fusion est aneutronique, c’est-à-dire que les neutrons générés ne représentent pas plus de 1 % de l’énergie totale libérée. Cela signifie une augmentation cruciale de la sécurité tant pour le reste de l’équipement du navire que pour l’éventuel équipagemême s’il reste un très long chemin à parcourir et de nombreuses expériences, tant sur terre que dans l’espace, pour rendre cela possible.
Premières missions
Selon les responsables de RocketStar, qui tentent également de développer une fusée réutilisable, ce moteur à fusion nucléaire unique est désormais disponible pour livraison aux clients. Son nom provisoire est M1.5 et il a déjà prévu une démonstration dans l’espace en tant que charge utile hébergée sur le porte-satellite OTV ION du démarrage D-Orbit. Les lancements sont prévus pour juillet et octobre de cette année, dans le cadre de deux missions SpaceX Transporter à bord des fusées Falcon 9.
« Nous sommes très heureux d’avoir l’opportunité de travailler avec RocketStar et de contribuer à la démonstration du M1.5 », a déclaré Matteo Lorenzoni, responsable des ventes chez D-Orbit. « Nous venons d’intégrer le booster dans le porte-satellite ION, et Nous sommes impatients d’assister à ses performances en orbite« .
Barry-1, l’un des « distributeurs » de satellites de Rogue Space Systems Corporation Rogue Space Systems Corporation Omicrono
Et ce n’est qu’une première étape, puisque d’autres essais au sol sont également prévus, en plus des nouvelle démonstration en février 2025 à bord de Barry-2un autre transporteur et distributeur de satellites en orbite, en l’occurrence de Rogue Space System.
Rogue est la même entreprise qui a collaboré au développement de Quantum Drive, le premier moteur électrique qui obtient toute son énergie du Soleil et n’a pas besoin de transporter de carburant à bord. Ce moteur de seulement 300 grammes et de conception modulaire développé par IVO est zéro émission et totalement autonome, ce qui lui permet échelle sur plusieurs axes pour répondre aux besoins de chaque vaisseau spatial individuelquelles que soient les exigences de poussée.
Rogue Robot Fred, qui embarquera le booster IVO Rogue
La technologie développée génère une poussée allant jusqu’à 52 mN à partir d’un seul watt avec la possibilité d’ajouter des unités pour le multiplier. « Les propulseurs peuvent être montés dans n’importe quelle orientation », permettant jusqu’à 6 degrés de liberté de mouvement : avant/arrière, haut/bas, gauche/droite, lacet, tangage et roulis.
Le Quantum Drive a été lancé pour la première fois dans l’espace l’année dernière et devrait bientôt entrer en utilisation commerciale. Ils seront les propulseurs intégrés aux satellites Orbots de Roguequi visent à fournir des services par satellite à haute mobilité.