Les missions spatiales long-courriers ont besoin de systèmes de propulsion en fonction de leurs besoins. Grande autonomie et stabilité qui lui permet de fonctionner pendant des mois, des années et même des décennies. De toutes les alternatives en cours d’évaluation, l’énergie nucléaire – toujours controversée en Espagne – est l’une des mieux placées pour mener ce type de voyage interplanétaire à grande vitesse et à un coût bien inférieur à celui des moteurs à combustion traditionnels.
La NASA, à travers divers programmes, est à l’origine d’une bonne partie des entreprises qui développent ce type de moteur à différentes échelles. C’est le cas de Positron Dynamics, une société qui est plongée dans la conception d’un nouveau propulseur de fission nucléaire incorporant certains de nouveaux systèmes tels qu’un aérogel qui peuvent résoudre certains des problèmes typiques de ce type de moteurs.
« Pour répondre au besoin urgent de solutions de propulsion avancées, nous proposons le développement d’un moteur de fusée à fragment de fission nucléaire (FFRE) », a déclaré Ryan Weed, co-fondateur et PDG de Positron Dynamics, dans un Publication de la NASA. « Il est exponentiellement plus efficace en propulsion que les moteurs-fusées actuellement utilisés pour alimenter les engins spatiaux actuels et pourrait atteindre une impulsion spécifique très élevée (supérieure à 100 000 secondes) à haute puissance. »
Le moteur ultime
Selon Weed, les conceptions de moteurs FFRE actuellement proposées sont « d’une masse prohibitive, ont des restrictions thermiques importantes ou nécessitent la mise en œuvre de conceptions complexes, telles que la lévitation du plasma, ce qui limite la viabilité à court terme. »
Ce type de moteur n’est pas vraiment une nouveauté, les premières propositions ont été publiées à la fin des années 80. Le fonctionnement est basé sur utilisation directe des produits de fission chauds d’une matière radioactive pour se propulser. Pour lesquels il existe différentes méthodes.
Aérogel provenant de fragments de fission noyau de moteur de fusée NASA / Ryan Weed
Au début des années 2000, un nouveau concept appelé poussière de plasma FFRE. Ce dernier a été développé dans le but de simplifier les premières propositions et est également la base de travail de Positron Dynamics pour intégrer ses nouveautés.
Le fonctionnement d’un propulseur FFRE est pratiquement lié au processus nucléaire qui est effectué dans un réacteur situé sur le continent. La différence est que les centrales nucléaires de la Terre ne produisent que de l’électricité et ces types de moteurs spatiaux doivent ajouter de l’élan à l’équation.
Cependant, il n’est pas pratique d’envoyer une barre entière de combustible à l’uranium radioactif, comme celui utilisé dans les réacteurs à fission sur Terre, dans l’espace extra-atmosphérique, tel qu’il est collecté dans UniversAujourd’hui. Cela mène directement à la première des améliorations proposées par Positron Dynamics.
pose incorporer les particules de combustible fissile dans une matrice d’aérogel ultra-faible densité pour atteindre le stockage d’une masse critique. Bien qu’il soit composé entre 90,5 et 99,8% d’air, l’aérogel conserve une structure moléculaire minimale qui lui permet de conserver une certaine rigidité et est postulé comme le parfait réservoir spatial de combustible fissile grâce à son extrême légèreté.
Vaisseau spatial avec un propulseur FFRE (Fission Fragment Rocket) NASA
La deuxième des propositions consiste à utiliser les progrès récents des aimants supraconducteurs à champ élevé et à haute température. L’aérogel, de par sa structure même, ne peut contenir les fragments de fission et c’est là que entre dans l’application de ce type d’aimants qui ont tant progressé grâce à l’investigation des nouveaux réacteurs à fusion.
« La matrice d’aérogel et le puissant champ magnétique [producido por los imanes superconductores] ils permettent aux fragments de fission de s’échapper du cœur tout en augmentant la conduction et la perte de chaleur par rayonnement des particules de combustible individuelles », explique Weed. canaliser les particules de manière ordonnée devient un vecteur de poussée qui sert de propulsion à l’engin spatial qui l’équipe.
Cible : les exoplanètes
Le concept Positron Dynamics fait partie du programme Innovative Advanced Concepts de la NASA. Aussi connu sous le nom de NIAC, il fournira une analyse détaillée de la mission de transit rapide Solar Gravitational Lensing (SGL) pour obtenir imagerie directe et spectroscopie haute résolution d’une exoplanète habitable à une distance allant jusqu’à 100 années-lumière.
« Le système de propulsion FFRE pourrait fournir le delta-V [la velocidad] pour atteindre la Lentille Gravitationnelle Solaire en moins de 15 ans et fournir une décélération et une maniabilité là-bas », explique Weed. Dans cette position, les télescopes pourraient construire une image de l’exoplanète avec une résolution suffisante pour voir ses caractéristiques de surface et ses signes d’habitabilité. Au lieu d’être simplement vus comme une poignée de pixels dans une image.
Navire à propulsion nucléaire BWXT
Au sein du NIAC se trouve également le développement d’une technologie de propulsion nucléaire thermique. On estime qu’il pourrait devenir 2 à 5 fois plus efficace que la propulsion chimique et que son intégration avec un propergol nucléaire est déjà en cours d’évaluation.
Ce moteur spatial 2 en 1 serait le compagnon idéal pour les voyages interplanétaires. Selon les calculs, il pourrait atteindre Mars en seulement 45 jours et transportant plus d’une tonne de marchandises. Un professeur de l’Université de Floride, la NASA elle-même, et la Defense Advanced Research Projects Agency, également connue sous le nom de DARPA, travaillent à l’intégration de ces deux technologies.
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