La NASA et l’armée américaine, par le biais de la DARPA, prévoient de lancer un véhicule nucléaire en orbite terrestre d’ici la fin de 2025 ou le début de 2026. Le projet, connu sous le nom de DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations), vise à effectuer un test de propulsion thermique nucléaire (NTP) dans l’espace. Cette technologie potentiellement révolutionnaire pourrait faciliter l’exploration de Mars par l’humanité.
Le Projet DRACO
DRACO sera développé et construit par Lockheed Martin, comme l’ont annoncé les membres de l’équipe. “Nous ferons voler ce démonstrateur et collecterons de nombreuses données. Nous inaugurerons une nouvelle ère pour l’humanité dans le domaine de l’exploration spatiale”, a déclaré Kirk Shireman, vice-président des campagnes de Lockheed Martin, lors d’une conférence de presse aujourd’hui.
DRACO n’est pas nouveau. L’Agence pour les projets de recherche avancée de défense des États-Unis (DARPA) a lancé le programme en 2021, et la NASA a rejoint début 2023. La participation de la NASA n’est en aucun cas surprenante. L’intérêt de l’agence pour la technologie NTP remonte à longtemps. La NASA avait pour objectif de lancer une mission habitée sur Mars à bord d’un vaisseau spatial propulsé par une énergie nucléaire d’ici 1979. Le programme s’appelait NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application). Cependant, NERVA a été annulé en 1972.
L’objectif à moyen et long terme de la NASA est Mars. L’agence américaine vise à envoyer des astronautes sur Mars d’ici la fin des années 2030 ou le début des années 2040. Même aujourd’hui, elle considère que la propulsion thermique nucléaire est cruciale pour réduire considérablement les temps de voyage.
Moteurs NTP
Les véhicules nucléaires transportent de petits réacteurs à fission. Les moteurs NTP libèrent d’incroyables quantités de chaleur qui sont transférées à un gaz propulseur. Ce gaz en expansion est canalisé dans l’espace à travers une buse pour créer de la poussée. Le processus est assez différent de celui utilisé par les générateurs thermoélectriques à radioisotope (RTG) à bord des sondes depuis les premiers jours de l’ère spatiale. Les RTG ne fournissent pas de propulsion. Ils exploitent la chaleur provenant de la désintégration radioactive pour produire de l’électricité, qui alimente les instruments.
Dans les mises à jour précédentes de DRACO, la DARPA et la NASA ont affirmé leur intention de lancer le premier véhicule de démonstration nucléaire dans l’espace d’ici 2027. Cependant, cette date pourrait être avancée. Shireman a mentionné lors du briefing que la fenêtre de lancement cible actuelle est la fin de 2025 ou le début de 2026. D’autres détails confirment ce calendrier accéléré. Lockheed collabore avec BWX Technologies, qui développera le réacteur nucléaire du vaisseau spatial DRACO et produira son combustible HALEU (uranium à haute teneur en isotopes peu enrichis).
Le vaisseau spatial sera placé en orbite relativement haute autour de la Terre, probablement entre 700 et 2 000 kilomètres, selon les membres de l’équipe lors du briefing. À partir de ces altitudes, il faudra au moins 300 ans avant que le démonstrateur DRACO ne réintègre l’atmosphère terrestre. Cette longue période de temps garantit que tout son combustible nucléaire sera épuisé.
Défis techniques
Le moteur nucléaire du vaisseau spatial DRACO ne sera activé qu’une fois qu’il aura atteint l’orbite. Lors du lancement, il sera équipé d’un “fil empoisonné”, un morceau de métal qui absorbe les neutrons, empêchant la réaction en chaîne de commencer. Le système agit comme les barres de contrôle en graphite dans les réacteurs nucléaires. On s’attend à ce que DRACO fonctionne en orbite pendant plusieurs mois. Il n’y aura pas d’instruments scientifiques à bord. Seule la fonctionnalité de son moteur NTP sera évaluée, démontrant qu’il peut fonctionner pendant de longues périodes dans l’environnement spatial.
Cependant, l’utilisation de ce moteur nécessitera également de maintenir l’hydrogène de DRACO (environ 2 000 kilogrammes) à des températures très basses, ce qui n’est pas une mince affaire. “Notre facteur limitant est le temps pendant lequel nous pouvons maintenir l’hydrogène cryogénique“, a déclaré Tabitha Dodson, directrice du programme DRACO à la DARPA. “Ceci est autant une démonstration du stockage en orbite de l’hydrogène liquide cryogénique qu’une démonstration du moteur de fusée thermique nucléaire.“
Dodson a ajouté que bien que les spécifications du vaisseau spatial soient encore en développement, il sera principalement composé du système de moteur NTP et d’un grand réservoir pour contenir l’hydrogène. Le vaisseau n’aura pas besoin d’une fusée de lancement lourde. Il sera suffisamment petit pour s’adapter à l’enveloppe de chargement utile d’un lanceur “standard” comme le Falcon 9 de SpaceX.