Plus encore que d’autres secteurs d’activités, l’exploration spatiale requiert de grande quantité d’énergie, pour : la sortie de l’attraction terrestre, la propulsion des vaisseaux dans l’espace, l’alimentation en électricité des machines et des capteurs et, dans le cas de missions habitées, assurer les besoins vitaux des bases.

L’énergie chimique reste aujourd’hui la seule solution utilisée pour atteindre l’espace (décollage des fusées). Pour tout le reste, elle présente de nombreux inconvénients, à commencer par sa relativement faible densité énergétique, ce qui implique l’ajout de grand réservoir sur les vaisseaux. L’énergie solaire, de plus en plus utilisée également, comporte aussi des limites, notamment dans les zones non ensoleillées, comme sur la face cachée de la Lune.

La réflexion sur le nucléaire spatial se pose autour de multiples domaines, allant des missions d’exploration scientifique dans ou au-delà du système solaire, à des programmes de plus grande envergure visant des vols habités vers la Lune ou vers Mars. Cette large palette d’interventions laisse entrevoir des applications variées des technologies nucléaires : propulsion des vaisseaux, alimentation des stations orbitales, des systèmes d’exploration, des bases lunaires et/ou martiennes et des véhicules de circulation sur ces planètes.

Utiliser des moteurs nucléaires permettra en particulier de réduire la durée d’un voyage habité vers Mars

C’est un argument important pour la santé des spationautes qui, hors de la protection du champ magnétique terrestre, sont soumis à des doses élevées de rayons cosmiques. Chaque journée dans l’espace accroit le seuil de tolérance acceptable pour le corps humain. En moyenne, les astronautes à bord de l’ISS (International Space Station) reçoivent une dose de 0,7 mSv/jour (ou 200 mSv/jour) du fait des rayonnements cosmiques, tandis que celle des individus sur Terre est de 0,001 mSv/jour. En seulement 4 semaines, ils peuvent également absorber une dose 20 mSv, ce qui correspond à la limite annuelle autorisée pour les travailleurs du secteur nucléaire. Enfin la dose absorbée dans les véhicules pour les trajets spatiaux pourrait être de 1,8 mSv/jour¹.

Plusieurs organismes internationaux du secteur spatial travaillent donc au développement de fusées à propulsion nucléaire qui pourraient parcourir de longues distances pour explorer Mars et, plus largement, le système solaire. Grâce aux réactions nucléaires de l’uranium-235, l’hydrogène liquide contenu dans le réacteur peut être chauffé et ainsi transformé en hydrogène gazeux ionisé qui, en transitant vers les propulseurs, génère une poussée.

Les fusées nucléaires thermiques auraient la particularité d’avoir la même force de propulsion que les fusées classiques, tout en étant deux fois moins lourdes. Ce procédé révolutionnaire permettrait d’aller sur Mars en moins de 3 mois jours contre environ 6 à 8 mois avec les technologies actuelles. L’énergie nucléaire sera en outre d’autant plus indispensable que l’éloignement du soleil ou les tempêtes martiennes, par exemple, réduiront l’utilité des panneaux solaires. ■