Il y a des technologies qui traînent depuis si longtemps dans les cartons qu’on finit forcément par douter qu’elles en sortiront un jour, de vraies arlésiennes : la propulsion nucléaire spatiale est de celles-là. Dès 1960, la NASA lançait le programme NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application), qui fut abandonné en 1972. Trop ambitieux et trop coûteux, l’agence américaine a décidé de le stopper pour se concentrer sur le développement du Space Shuttle. L’idée revint sur la table sous George Bush père en 1989 avec l’Initiative d’Exploration Spatiale, puis sous George W. Bush en 2003 avec le projet Prometheus, pour propulser une sonde vers Jupiter et ses lunes glacées. Là encore, un coup dans l’eau : en 2005, le projet fut arrêté pour des raisons technologiques et budgétaires.
Plus récemment, la NASA avait signé un partenariat avec la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) et Lockheed Martin en 2023 pour concevoir et tester un système de propulsion nucléaire dans le cadre du programme DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations) avant que la DARPA n’annule le projet en juin 2025, estimant que les gains de performance théoriques seraient moindres qu’espéré.
Alors quand Jared Isaacman, administrateur de la NASA, annonça le 24 mars le lancement d’une véritable mission basée sur la propulsion nucléaire pour aller sur Mars avant la fin de l’année 2028, nous sommes en droit de douter. Mais pour le coup, il faut bien admettre que les arguments techniques sont, pour la première fois depuis soixante ans, du bon côté de la balance.
SR-1 Freedom : cette fois c’est la bonne ?
Space Reactor‑1 Freedom : voilà le nom de la mission, et également du vaisseau. Plutôt que de faire table rase du passé, la NASA compte recycler le module de propulsion et d’alimentation électrique initialement développé pour Gateway, la mini-station spatiale lunaire aujourd’hui mise en veille. Il embarquait déjà des propulseurs ioniques, des systèmes de communication et de gestion d’énergie. Il lui manquait encore une source d’énergie digne de ce nom pour les alimenter et le SR-1 Freedom occupera ce rôle.
Un réacteur à fission pouvant délivrer une vingtaine de kW de puissance, fonctionnant à l’uranium faiblement enrichi. Il n’est finalement que le seul composant inédit de l’ensemble, ce qui a certainement permis de réduire drastiquement les coûts du développement. Bonne nouvelle : la NASA affirme qu’il est « en grande partie déjà construit, et son combustible en grande partie déjà payé », selon les informations du média Science.
En plus de la question économique, le fait de recycler du matériel existant est un énorme gain de temps. Et pour la NASA, le temps est une ressource quasiment aussi précieuse que l’argent. En effet, Mars et la Terre ne se retrouvent dans une configuration favorable au lancement que tous les vingt-six mois, les deux planètes n’orbitant pas autour du Soleil à la même vitesse.
Pour qu’un vaisseau puisse rejoindre Mars dans des conditions raisonnables, il faut impérativement partir au bon moment, quand les deux planètes sont suffisamment proches l’une de l’autre. La fenêtre de lancement est donc extrêmement serrée et la prochaine s’ouvrira en décembre 2028. Si la NASA loupe le coche, elle devra attendre jusqu’en 2031 ; trois ans de retard, c’est complètement inconcevable au regard de la féroce concurrence que se livrent les États-Unis et la Chine pour l’exploration du système solaire.
Quel est l’avantage de la propulsion nucléaire ?
On pourrait s’interroger sur la pertinence de la propulsion nucléaire, étant donné que les fusées modernes atteignent déjà des rendements optimaux avec la propulsion chimique liquide. Justement, ceux-ci sont trop limités pour les missions lointaines ou de longue durée.
La propulsion électrique nucléaire (Nuclear Electric Propulsion, ou NEP) fonctionne sur un principe différent : le réacteur à fission produit de l’électricité, qui alimente à son tour des propulseurs ioniques qui génèrent une poussée continue, relativement faible en intensité mais ininterrompue, pendant des mois.
Son rendement énergétique est sans commune mesure avec les fusées à ergols liquides et elle peut tout à fait propulser un vaisseau au-delà de la ceinture d’astéroïdes, là où la lumière du Soleil est insuffisante pour alimenter les panneaux solaires qui assurent le bon fonctionnement des instruments de bord. Dès lors, impossible d’envisager une mission si lointaine avec une fusée propulsée chimiquement sans panneaux solaires opérationnels pour produire de l’électricité en route, il faudrait embarquer au décollage non seulement le carburant nécessaire à la propulsion, mais également tout ce qui permettrait d’alimenter les systèmes de bord pendant des mois.
Comme la masse de carburant nécessaire augmente de façon exponentielle avec la durée et la distance du voyage, la taille potentielle des réservoirs dépasse les capacités de levage des plus gros lanceurs actuels.
Avec un réacteur à fission, ce problème n’existe pas : son énergie vient de la désintégration de l’uranium qu’il embarque, une réaction qui produit exactement la même puissance qu’on soit à deux cents millions ou à deux milliards de kilomètres du Soleil, et dont la densité énergétique est des millions de fois supérieure à celle du meilleur carburant chimique.
Il reste néanmoins un gros obstacle, que la NASA n’a toujours pas résolu : envoyer de l’uranium dans l’espace implique une coordination étroite avec le Département de l’Énergie, seule autorité habilitée à approuver le transport et l’utilisation de matière fissile, ainsi qu’une certification nucléaire spéciale pour le lanceur retenu. Une procédure longue et incertaine qu’aucun acteur (même le chouchou SpaceX) n’a encore traversée pour une mission interplanétaire. Si l’on prend l’ensemble des programmes de propulsion nucléaire de la NASA qui n’ont jamais quitté le sol, ce sont plus de 20 milliards de dollars qui sont partis en fumée. Elle n’a aujourd’hui plus le droit à l’erreur, tant le poids du passif financier accumulé depuis les années 1960 pèse sur les décisions budgétaires actuelles. Puisse SR-1 Freedom briser enfin cette malédiction.
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