​Limités en poussée, en autonomie, les systèmes classiques de propulsion dans l’espace - et non ceux lors du lancement – montrent aujourd’hui leurs limites pour les voyages lointains. C’est pourquoi le CEA va étudier pour le compte de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) la faisabilité de deux projets de propulsion nucléaire. Ceux-ci pourraient apporter des avantages non négligeables, répondant à la préoccupation de l’Europe d’assurer des missions de longue durée dans l’espace.

Projet Alumni : moteur de propulsion nucléo-thermique

Le premier projet, baptisé Alumni, est piloté par le CEA avec l’appui d’ArianeGroup et de Framatome. Il porte sur un moteur de propulsion nucléo-thermique. Son concept : chauffer de l’hydrogène liquide en le faisant passer dans le cœur d’un réacteur nucléaire pour le transformer en gaz et le porter à haute température, avant de l’éjecter pour générer une poussée avec une efficacité deux à trois fois plus grande qu’un moteur chimique classique.
Une telle performance permettrait ainsi de réduire la durée du trajet vers Mars ; un voyage plus court et meilleur pour la santé des astronautes, qui seraient moins exposés à l’intense rayonnement spatial. De tels moteurs, toujours dans une optique d’exploration habitée de la planète rouge, faciliteraient aussi l’envoi des gros équipements indispensables à la survie des astronautes.

RocketRoll : étude de la faisabilité d'un système de propulsion nucléaire électrique

Le deuxième projet, RocketRoll, vise à étudier la faisabilité d’un système de propulsion nucléaire électrique où l’électricité produite par un réacteur électronucléaire alimente des propulseurs électriques ioniques, dont le principe consiste à ioniser un gaz et à accélérer les ions produits, qui sont ensuite éjectées pour générer la poussée. Cette étude sera réalisée au sein d’un consortium dont fait partie le CEA.    

Par rapport aux systèmes de propulsion ionique classiques, où l’électricité est produite par des panneaux solaires, des moteurs offriraient une poussée plus élevée, indépendante de l’exposition à la lumière du Soleil, donc de la distance à celui-ci. Ils simplifieraient ainsi l’utilisation de cette propulsion, en particulier au-delà de Mars, dans le système solaire extérieur.

Ces études de faisabilité, d’une durée d’un an, alimenteront une feuille de route en vue d’un éventuel développement des briques technologiques et d’un démonstrateur à horizon 2035.

Le CEA est le seul organisme de recherche européen à participer aux deux pistes exploratoires.

Outre son travail sur les briques technologiques pour le spatial (énergies, capteurs, puces, systèmes de communication) au service de l’industrie et de la recherche, « le CEA est impliqué dans les études concernant le nucléaire spatial depuis les années 1980 », rappelle Xavier Averty, chef de programme au CEA.

Outre son travail sur les briques technologiques pour le spatial (énergies, capteurs, puces, systèmes de communication) au service de l’industrie et de la recherche, « le CEA est impliqué dans les études concernant le nucléaire spatial depuis les années 1980. Nous possédons un savoir-faire reconnu dans le dimensionnement et la conception de réacteurs nucléaires et combustibles, la radioprotection et les études de sûreté, et sommes déjà impliqués sur des projets de générateurs à radio-isotopes permettant de générer de la chaleur et de l’électricité pour alimenter des sondes et des rovers spatiaux ». Xavier Averty, chef de programme au CEA.