Avec l’essor actuel de l’aérospatiale, les projets de colonisation interplanétaire commencent à devenir de plus en plus concrets. Mais avant d’installer une colonie autosuffisante sur un autre corps céleste, comme le souhaite Elon Musk, il faudra déjà développer des tas de nouvelles technologies pour soutenir ces efforts. L’une des étapes les plus importantes sera de construire des engins capables de voyager bien plus rapidement que les engins actuels pour atteindre d’autres planètes dans un temps raisonnable ; un résident de la NASA espère y parvenir avec un concept de propulseur nucléaire hybride.
Pour s’arracher aux griffes de la gravitation terrestre et quitter l’orbite de notre planète, un engin doit atteindre une vitesse supérieure à 40 000 kilomètres par heure. Dans l’absolu, c’est une vitesse très importante ; mais lorsqu’il s’agit de franchir des distances importantes, comme celle qui nous sépare de Mars, c’est en fait relativement lent. Les engins actuels ont besoin d’environ 7 mois pour atteindre notre voisine cramoisie.
Ce n’est pas un souci lorsqu’il s’agit simplement d’y envoyer une sonde ; mais cela devient très problématique lorsqu’un intègre des astronautes dans l’équation. Pour leur bien-être, il faudra absolument réduire ces temps de trajet ; personne n’a envie d’être enfermé dans un cockpit étriqué pendant plusieurs mois d’affilée, sous un déluge de rayonnement cosmique hautement cancérigène qui plus est.
Le voyage interplanétaire, un compromis perpétuel
Intuitivement, on pourrait se dire qu’il suffirait d’appuyer sur le champignon. En développant davantage de poussée, l’engin pourrait atteindre une autre planète dans un délai bien plus raisonnable. Mais c’est en fait beaucoup plus compliqué que cela.
L’archimajorité du combustible d’un lanceur est utilisé pour se hisser aux portes de l’atmosphère terrestre, puis pour mettre un dernier coup d’accélérateur afin de s’extirper de sa sphère d’influence gravitationnelle. Il ne reste donc que peu de carburant dans le véhicule final pour le voyage en lui-même.
Lors des missions où le temps de trajet ne compte pas, c’est un problème facile à contourner. Puisqu’il règne un vide quasi absolu dans l’espace, sans particules d’air pour s’opposer aux mouvements du véhicule, il suffit de donner un coup d’accélérateur savamment calculé, puis de se laisser porter, “lentement” mais sûrement, sans utiliser davantage de carburant jusqu’à la ligne d’arrivée.
Mais si l’on veut réduire ce délai en accélérant davantage, la donne change complètement. Mécaniquement, cela implique d’emporter beaucoup plus de carburant. Et, par extension, de construire une fusée absolument énorme pour arracher tout ce matériel à la surface de la Terre. Sans parler du fait qu’il faudra aussi ralentir l’engin pour s’installer dans l’orbite ciblée…
Le nucléaire à la rescousse
Pour contourner ces contraintes, il faut donc imaginer un système de propulsion révolutionnaire. Il doit être capable d’exercer une force équivalente, mais en consommant beaucoup moins de carburant par unité de temps. Dans le cas des moteurs fusées, on mesure cela grâce à l’impulsion spécifique, ou Isp. Elle s’exprime généralement en secondes, et plus elle est grande, plus le système est efficace. Avec un système à la poussée suffisante, et avec une Isp énorme, un véhicule pourrait accélérer sur une durée prolongée pour rallier une autre planète rapidement.
Or, il existe déjà une source d’énergie très intéressante dans ce contexte : le nucléaire. Ryan Gosse, professeur à l’Université de Floride, veut s’en servir pour changer le status quo. Il a proposé un concept qui, selon lui, permettrait de rallier Mars en 45 jours à peine au lieu de 7 mois. Pour cela, il veut combiner deux technologies toutes deux basées sur un réacteur nucléaire.
Le premier élément serait un propulseur nucléaire de type NTP, pour Nuclear-Thermal Propulsion. L’idée est de chauffer de l’hydrogène liquide pour produire un plasma qui sera alors éjecté pour produire une poussée. Sur le papier, cette approche présente une Isp de l’ordre de 900 secondes — le double d’un moteur-fusée standard. Un gain intéressant, mais pas encore suffisant pour rejoindre Mars en un mois et demi.
En complément, il veut utiliser un propulseur ionique. Dans ce cas, on produit un champ électromagnétique qui ionise et accélère un gaz inerte pour produire la poussée. Ces moteurs affichent une Isp absolument gigantesque (plus de 10 000 secondes), mais la poussée est aussi ridiculement faible. Ils servent donc à propulser de toutes petites sondes aux confins du cosmos, et sont inutilisables pour transporter un gros véhicule habité vers Mars.
Un rêve de Gosse… pour l’instant
En combinant les deux dans un moteur baptisé Wave Rotor, Gosse suggère qu’il serait possible d’aboutir à une poussée raisonnable, mais avec une Isp tout de même gigantesque (1800 à 4000 secondes, soit 4 à 8 fois l’Isp d’un moteur chimique standard). De quoi garder le pied sur l’accélérateur pour atteindre Mars en un temps record.
Malheureusement, il n’a publié absolument aucune piste ou explication sur la façon d’y parvenir. Il s’est contenté de produire une jolie image qui n’offre aucune véritable information. On n’y trouve aucun élément sur la façon de surmonter les innombrables obstacles techniques. Jusqu’à preuve du contraire, son concept relève donc de la science-fiction pure et simple.
Mais il n’est pas inintéressant pour autant. Il s’inscrit dans le cadre d’une démarche globale de la NASA. L’agence ratisse large et explore un maximum de pistes alternatives pour accélérer le transit interplanétaire. Il sera donc intéressant de voir lesquels de ces concepts auront survécu d’ici quelques années. Ou, plus vraisemblablement, d’ici quelques décennies. Qui sait, peut-être que les vaisseaux spatiaux de demain seront tous équipés de Wave Rotors !
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