En perspective d'un retour durable sur la Lune et de l'arrivée d'humains sur Mars, la NASA réfléchit à la façon d'obtenir durablement de l'énergie sur place. Si les panneaux solaires peuvent être utiles, l'agence spatiale juge qu'il faudra aussi miser sur le nucléaire. Aussi a-t-elle testé un mini-réacteur.

Jusqu’à présent, la conquête spatiale s’est fortement reposée sur l’énergie solaire. En effet, c’est le Soleil qui alimente par exemple à l’ISS en électricité, ce qui permet à un équipage de vivre à bord pendant des mois, cette énergie servant à chauffer et éclairer les modules pressurisés. Mais il y a aussi nombre d’engins inhabités qui sont dotés de panneaux solaires, comme le télescope spatial Hubble.

Mais au regard des ambitieux projets d’exploration qui occupent la NASA, les rayons du Soleil ne seront pas d’une grande utilité. En effet, comment les capter lorsque l’on se trouve à l’ombre d’un cratère lunaire ou à un moment où la région n’est plus illuminée pendant plusieurs jours ? Il faut donc envisager une alternative pour les cas de figure où le déploiement de panneaux solaires ne suffira pas.

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L’énergie solaire, c’est bien quand on a du Soleil.
CC paulbr75

Du nucléaire pour la conquête spatiale

C’est justement ce que fait l’agence spatiale, avec l’appui de l’administration américaine NNSA, dont le but premier est de renforcer la sécurité nationale par l’application militaire de la science nucléaire. Ensemble, elles ont testé avec succès un dispositif qui repose sur la fission nucléaire pour fournir de l’énergie pour des missions plus lointaines et ne pouvant pas reposer sur la seule énergie solaire.

Le prototype en question, appelé Kilopower Reactor Using Stirling Technology (KRUSTY), « est un système d’énergie de fission petit et léger capable de fournir jusqu’à 10 kilowatts d’énergie électrique — assez pour alimenter plusieurs foyers standards – de façon continue pendant au moins 10 ans. Quatre unités Kilopower fourniraient assez d’énergie pour établir un avant-poste », estime la NASA.

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Les ingénieurs s’affairant autour de KRUSTY.
CC Los Alamos National Laboratory

Noyau d’uranium 235

Cette technologie permettrait de résoudre un casse-tête si une base est installée sur la Lune, car les nuits lunaires durent l’équivalent de 14 jours terrestres. « Quand nous commencerons à envoyer des astronautes pour de longs séjours sur la Lune et sur d’autres planètes, cela nécessitera une nouvelle classe de puissance dont nous n’avons jamais eu besoin auparavant », explique le responsable du projet.

Ici, l’appareil a été construit autour d’un noyau d’uranium 235 dont les dimensions approchent d’un rouleau de papier essuie-tout. L’installation elle-même est imposante, comme on peut le voir avec la photographie des ingénieurs travaillant sur KRUSTY, même si elle reste plus petite qu’une centrale nucléaire classique. Il faut de toute façon qu’elle puisse être transportable sur la Lune, Mars ou ailleurs.

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Vers un mini-réacteur nucléaire sur la Lune ?
CC Yanxin Wang

Prototype convaincant

En ce qui concerne le fonctionnement à proprement parler, le rayonnement du cœur atteint les caloducs passifs à sodium qui transfèrent alors la chaleur du réacteur à des moteurs Stirling à haut rendement. Ces derniers se chargent alors de convertir la chaleur en électricité. Le test a été divisé en quatre phases, dont un test qui a duré 28 heures à plein régime et avec toutes les étapes, de l’allumage à l’extinction.

Pendant l’expérience conduite par la NASA et la NNSA, des scénarios de fonctionnement en situation dégradée ont aussi été testés, comme une perte de puissance générée par la machine, une défaillance des caloducs ou bien un problème au niveau du moteur. Selon l’agence spatiale américaine, malgré ces incidents, le système a continué à fonctionner et à apporter de l’électricité.

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