Le pouvoir de la fusion nucléaire C'est une technologie très avancée. Pour les sceptiques, cela sera difficile à réaliser. Pourtant, malgré cette transition difficile, les réactions nucléaires qui alimentent le soleil peuvent trouver des applications dans d’autres domaines. Le plus évident est celui des armes : nous connaissons tous le pouvoir destructeur des bombes à hydrogène. Un autre cas d’usage sans doute meilleur pourrait être mis en œuvre : celui des véhicules spatiaux.
Le concept de moteur à fusion directe appelé entraînement à fusion directe (ou DFD) est en cours de développement au Laboratoire de physique des plasmas de Princeton. Une équipe de scientifiques et d'ingénieurs, dirigée par Dr Samuel Cohen , travaille sur sa deuxième version. Les développeurs espèrent passer à une phase de test dans l’espace et en faire un jour le principal système de propulsion des engins spatiaux voyageant à travers notre système solaire. Il existe déjà une cible particulièrement intéressante, qui présente plusieurs points communs avec la Terre : Titan. Il a le potentiel d'accueillir des formes de vie, et ce n'est pas un hasard si des missions sont déjà planifiées (d'un, appelé Dragonfly, je vous l'ai dit il y a quelque temps).
Pensez-y: avec un moteur à fusion directe, nous pourrions y envoyer une sonde dans un peu moins de deux ans. Ceci est selon une recherche menée par le département de physique du New York City College of Technology, dirigé par le professeur Romain Kezerashvili et flanqué de deux boursiers de l'École polytechnique de Turin, Paul Aimé e Marco Gajeri.
De gauche à droite: Marco Gajeri, Dr Samuel Cohen, Paolo Aime, Pr Roman Kezerashvili
Le moteur à fusion directe
Le concept de moteur à fusion froide implique un carburant avec deutérium et un isotope de hélium-3 . Même avec des quantités relativement faibles de carburant extrêmement puissant, le DFD peut surpasser les méthodes de propulsion chimique ou électrique couramment utilisées aujourd'hui. L'impulsion spécifique au système, qui mesure l'efficacité avec laquelle un moteur utilise le carburant, est estimée comparable à celle des moteurs électriques les plus efficaces actuellement disponibles. En résumé, avec exemple extrême : un moteur aussi efficace que celui des fusées, mais avec l’efficacité de la propulsion électrique.
Allons à Titan!
Les caractéristiques de ce moteur à fusion directe sont superbes, mais il faut encore un test. Les auteurs de l'article ont choisi Titan: pour tracer le meilleur chemin vers la plus grande lune de Saturne, l'équipe italienne a collaboré avec les développeurs DFD sur le PPPL en utilisant les données de performance du moteur de test. L'équipe a croisé les performances du moteur avec d'autres données (sur les alignements planétaires) et a élaboré deux chemins potentiels pour Titan. Celui où la poussée du moteur est appliquée seulement au début et à la fin du voyage (TCT) et un dans lequel le la poussée est constante pour la durée du voyage.
Avec une poussée constante, le moteur à fusion directe réduirait le temps de trajet à un peu moins de 2 ans, tandis que le profil TCT entraînerait un temps de trajet total de 2,6 ans pour un vaisseau spatial beaucoup plus grand que le vaisseau spatial. Cassini. Ces deux voies ne nécessiteraient aucune aide gravitationnelle, dont bénéficient régulièrement les engins spatiaux voyageant vers les planètes extérieures. Cassini, la dernière mission célèbre à visiter le système saturnien, a mis près de 7 ans.
Une chose importante à noter, dit-il Marco Gajeri, l'un des auteurs de la recherche, est que la fenêtre qui rend les caractéristiques du moteur à fusion directe plus efficaces s'ouvre vers 2046. Nous avons (bien) moins de 30 ans pour améliorer et affiner cette révolution de la propulsion.
Et une fois là-bas?
D'autres défis surgiront lorsqu'une sonde de moteur à fusion directe DFD atteindra le système saturnien. La mise en orbite de la deuxième plus grande planète du système solaire est relativement facile. Transférer des orbites vers sa plus grande lune est beaucoup plus difficile. Pour résoudre ce problème, il faut s'attaquer au problème de trois corps , un problème de mécanique orbitale notoirement difficile impliquant la résolution des orbites de trois corps orbitaux différents (c'est-à-dire le vaisseau spatial, Saturne et Titan).
Pour le résoudre, le DFD peut commencer à exploiter un autre de ses avantages distinctifs: fournir de l'énergie directe aux systèmes de l'engin spatial. Un moteur à fusion directe est une source d'énergie ainsi qu'une source de poussée. S'il est conçu correctement, il pourrait fournir toute la puissance dont un vaisseau spatial a besoin pour une longue durée de mission et (excusez le jeu de mots) pour des missions de longue durée.
Par exemple sur Pluton. La seule mission humaine de ce type, New Horizons, a mis 9 ans pour atteindre Pluton. Il va sans dire qu’un moteur à fusion directe réduirait considérablement le temps nécessaire pour effectuer ce voyage. Et s’il devenait opérationnel dans les 30 prochaines années, il pourrait commencer à servir de moteur à toutes sortes de nouvelles missions d’exploration.
Plus d'infos: L'étude en pdf
