Le gouvernement et l’industrie explorent les moteurs spatiaux nucléaires et solaires

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Concept DARPA

COLORADO SPRINGS, Colorado — De plus en plus d'activités commerciales et militaires ont lieu dans l'espace, et le ministère de la Défense et l'industrie investissent dans les technologies de propulsion émergentes pour déplacer les systèmes en orbite plus rapidement, plus loin et plus efficacement.

Traditionnellement, les vaisseaux spatiaux utilisaient des réactions chimiques pour libérer de l’énergie et générer une poussée. Cependant, cette méthode est beaucoup moins efficace que l'utilisation de la propulsion nucléaire thermique, a déclaré Lisa May, directrice principale de la stratégie et du développement commercial de Lockheed Martin NextGen.

Même si la propulsion nucléaire thermique a la même poussée que la propulsion chimique, « elle est deux à quatre fois plus efficace », a récemment déclaré May aux journalistes. En utilisant une impulsion spécifique, ou ISP – la mesure de l'efficacité d'un système de propulsion – le produit chimique a environ 400 secondes d'ISP, alors que le nucléaire a « au-delà de 700, jusqu'à 900 » secondes, « ce dont parle la NASA pour amener les humains à Mars », a-t-elle déclaré.

En 2021, la Defense Advanced Research Projects Agency a sélectionné Lockheed Martin comme l'un des trois maîtres d'œuvre – avec General Atomics et Blue Origin – pour la phase 1 de son programme Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations, ou DRACO, visant à démontrer le potentiel d'une fusée nucléaire. système de propulsion thermique dans l'espace, selon un communiqué de la DARPA.

En janvier dernier, la NASA a annoncé son partenariat avec la DARPA sur le programme DRACO, décrivant un moteur de fusée nucléaire thermique comme « une capacité habilitante pour les missions avec équipage de la NASA sur Mars ». L'objectif est de démontrer le système en orbite au cours de l'exercice 2027, la Force spatiale fournissant le lanceur pour la mission DRACO, indique un communiqué de la DARPA.

Le programme est sur le point d'entrer dans la phase 2, qui « impliquera principalement la construction et les tests sur les composants non nucléaires du moteur » tels que les soupapes, les pompes, la tuyère et « un noyau représentatif sans matières nucléaires », selon le programme de la DARPA. » a déclaré Tabitha Dodson, responsable de DRACO, lors d'une table ronde au Symposium spatial de la Space Foundation en avril. Dodson a déclaré qu’une décision de phase 2 était alors « assez proche ». Cependant, au moment de mettre sous presse, à la mi-juillet, aucun contrat n'a été attribué.

La phase 3 de DRACO « impliquera l'assemblage de la [fusée nucléaire thermique] avec l'étage, des tests environnementaux et un lancement dans l'espace pour mener des expériences sur la [fusée nucléaire thermique] et son réacteur », a indiqué le site Internet de la DARPA.

"Il n'existe aucune installation sur Terre que nous pourrions utiliser pour le test de puissance de notre réacteur DRACO... nous avons donc toujours choisi de faire notre test de puissance pour le réacteur dans l'espace", a déclaré Dodson. Une fois dans l’espace, la DARPA augmentera « très progressivement » le système jusqu’à « la pleine puissance », a-t-elle déclaré.

En ce qui concerne les applications du système au ministère de la Défense, le moteur nucléaire thermique « effectuera des missions généralement réservées aux fusées de l'étage supérieur… mais il accomplit mieux ces missions », transportant de lourdes charges utiles « plus rapidement [et] plus loin sans avoir besoin d'un super-lourd. propulseur de fusée du premier étage », a-t-elle déclaré.

« La manœuvre rapide est un principe fondamental des opérations modernes du ministère de la Défense sur terre, en mer et dans les airs », a déclaré la DARPA. "Cependant, les manœuvres rapides dans le domaine spatial ont toujours été difficiles car les systèmes de propulsion spatiale électriques et chimiques actuels présentent respectivement des inconvénients en termes de rapport poussée/poids et d'efficacité propulsive."

Le système de propulsion nucléaire thermique de DRACO « a le potentiel d'atteindre des rapports poussée/poids élevés similaires à la propulsion chimique dans l'espace et d'approcher l'efficacité propulsive élevée des systèmes électriques », indique le communiqué. "Cette combinaison donnerait à un vaisseau spatial DRACO une plus grande agilité pour mettre en œuvre le principe fondamental du DoD de manœuvre rapide dans l'espace cislunaire."

Cependant, comme la plupart des technologies nucléaires, les systèmes de propulsion spatiale pourraient se heurter à des formalités administratives réglementaires, a déclaré Kirk Shireman, vice-président de la campagne d'exploration lunaire de Lockheed Martin.