Cinquante ans après le premier pas sur la Lune, l’énergie nucléaire continue d’accompagner les acteurs de la conquête spatiale. Grâce à l’autonomie qu’il procure, l’atome occupe même une place grandissante dans la recherche spatiale, qui peut désormais se tourner vers des destinations plus lointaines.

Souvent réduite à la production d’électricité ou d’armes militaires, l’énergie nucléaire est également utilisée dans de nombreux autres domaines : médecine, dessalement de l’eau de mer, conservation des aliments, propulsion navale… Mais s’il y a bien un domaine où son utilisation constitue un enjeu de plus en plus stratégique, c’est celui de la conquête spatiale.

Dans l’histoire de l’exploration de l’espace, le nucléaire a toujours été indispensable pour la propulsion des navettes, l’approvisionnement électrique ou encore la transformation des déchets. Hors de l’atmosphère, les cosmonautes ont en effet besoin d’une source d’énergie suffisamment légère et puissante pour voyager et survivre à l’absence d’eau, d’oxygène, de chaleur et de nourriture. Seuls deux types de ressources permettent de répondre à ces besoins : le solaire et le nucléaire. Les carburants thermiques classiques sont, quant à eux, trop lourds pour remplir cette mission dans la durée.

Mais pour les voyages lointains comme vers Mars, les équipements nucléaires sont privilégiés par la recherche spatiale. Ils prennent la forme de générateurs radioactifs (GTR), qui alimentent en électricité les engins spatiaux grâce à la désintégration de matériaux radioactifs. Ils équipent également les batteries des satellites et des robots, reliées à de petites sources radioactives. Disponible à tout moment et en toutes conditions, la solution nucléaire s’avère plus fiable que des panneaux photovoltaïques. Ces derniers risquent en effet la panne pendant des jours, voire des semaines passées loin des rayons du soleil…

L’énergie nucléaire privilégiée pour les expéditions lointaines

C’est ce qui est arrivé au robot Opportunity, envoyé sur Mars le 25 janvier 2004. Après environ 15 années de bons et loyaux services, le droïde de la NASA n’a plus donné signe de vie depuis le 10 juin 2018. Équipé de panneaux solaires, il a été pris dans une tempête de poussière, qui a empêché ses batteries de se recharger pendant plusieurs semaines. Jour après jour, sa capacité de production énergétique a chuté pour finalement ne plus pouvoir répondre aux appels de Houston. Le 13 février 2019, la NASA a officiellement annoncé la fin de sa mission.

Plus encore que sur la Terre, le recours aux sources d’énergie renouvelable est donc trop instable et dépendante des conditions climatiques pour lui confier des vies humaines. C’est pourquoi les missions suivantes se sont appuyées sur l’atome pour équiper les robots, tout comme les satellites Cassini, Voyager 1 et 2 ou encore Galileo. Arrivé sur Mars le 6 août 2012 après plus de huit mois de voyage, Curiosity est actuellement le seul « rover » actif sur la planète rouge. Depuis sept ans, il fonctionne sans interruption grâce à l’énergie fournie par un générateur au plutonium. Sa puissance lui procure l’autonomie nécessaire pour alimenter d’impressionnants appareils et instruments électroniques : caméra couleur stéréo HD, caméra microscopique, bras télécommandé, laser, spectromètre à rayons X, détecteur de neutrons, station météo, etc. La technologie nucléaire sert également à la sonde spatiale New Horizons, qui navigue dans l’espace depuis 2006, ainsi qu’à l’astromobile de la mission Mars 2020, qui doit explorer la quatrième planète du système solaire dès février 2021.

Mars, Saturne et Pluton dans le viseur de la NASA

Alors que la date d’une prochaine colonisation de Mars par l’Homme reste à déterminer, l’énergie nucléaire reste au cœur des travaux de recherche de la NASA. L’agence spatiale américaine a ainsi expérimenté le prototype KRUSTY (Kilopower Reactor Using Stirling Technology), petit système de fission capable de fournir 10 kW d’électricité en continu pendant au moins 10 ans. Selon la NASA, les tests couronnés de succès devraient permettre de le transporter sur la Lune, Mars et même plus loin. Les ingénieurs s’intéressent en effet à d’autres planètes comme Saturne et Pluton, que les missions Cassini et la sonde New Horizons ont rejointes en respectivement 6,75 et 9,5 ans grâce à la fusion nucléaire. Mais avec le nouveau moteur à fusion baptisé Direct Fusion Drive (DFD), les deux planètes ne seraient plus qu’à respectivement 2 et 5 ans, selon les chercheurs qui prévoient un lancement d’ici 2028. Le DFD pourrait également équiper la future station spatiale de la NASA qui devrait servir de passerelle entre la Terre et la Lune. Après une période de désintérêt populaire, les nombreux projets ambitieux en matière de conquête spatiale pourraient bien réveiller la passion des nouvelles générations pour l’espace.