Annoncé en mars 2026 par la NASA, le Space Reactor-1 (SR-1) Freedom, ou plus simplement SR-1 Freedom, sera le tout premier engin spatial propulsé par un réacteur à fission nucléaire à quitter l’orbite terrestre. Son départ est prévu pour la fin de l’année 2028, moment où il mettra cap sur Mars pour y larguer la charge utile SkyFall : trois hélicoptères dérivés du design d’Ingenuity (déployé en 2021 par le rover Perseverance lors de la mission Mars 2020) qui survoleront la planète rouge pour y identifier de potentielles sources d’eau et collecter des données scientifiques.
L’assemblage du vaisseau est déjà entamé et la NASA vient tout juste de révéler que le chantier continuera avec Sierra Lobo Inc., une entreprise américaine de technologie et d’ingénierie aérospatiale, partenaire de longue date de l’agence américaine. La firme s’est vue attribuer le contrat de développement du système de conversion d’énergie, le composant chargé de transformer la chaleur brute du réacteur nucléaire en électricité utilisable par les propulseurs du SR-1 Freedom.
Le SR-1 Freedom : un vaisseau nucléaire taillé pour avaler de grandes distances
Le vaisseau utilisera une propulsion dite « nucléaire électrique » (NEP, pour « Nuclear Electric Propulsion ») radicalement différente de celles équipant les fusées, toutes équipées de systèmes de propulsion chimique qui brûlent du carburant pour fournir de la poussée. Le réacteur à fission nucléaire du SR-1 Freedom produira de la chaleur, qui sera ensuite convertie en électricité via le cycle de Brayton : un circuit fermé dans lequel un fluide caloporteur est chauffé par le réacteur, entraîne une turbine qui génère du courant, puis est refroidi avant de repartir vers le réacteur pour un nouveau cycle.
L’électricité ainsi produite alimentera les propulseurs à effet Hall du vaisseau, des moteurs ioniques qui éjectent un gaz (généralement du xénon) à très haute vitesse pour produire une poussée sur de très longues durées. Elle est plus faible que celle des moteurs à propulsion chimique, mais s’exerce en continu durant toute la durée du trajet, permettant au vaisseau de gagner constamment en vitesse le long de son trajet Terre-Mars. Le composant que Sierra Lobo Inc. est chargée de construire, c’est justement ce convertisseur thermique-électrique qui fait le pont entre la chaleur du réacteur et le courant nécessaire pour faire fonctionner les moteurs du vaisseau.
Comme vous pouvez l’apercevoir sur l’image ci-dessous, le réacteur à fission est raccordé, vers l’arrière du vaisseau, à une longue structure en treillis métallique sur laquelle sont montés les panneaux de radiateurs, chargés d’évacuer dans le vide la chaleur excédentaire non convertie en électricité par le cycle de Brayton. Une conception qui permet également de le maintenir à distance des composants sensibles qui seraient endommagés par la chaleur et les radiations émises par le cœur du réacteur.
Le réacteur lui-même, alimenté en uranium faiblement enrichi à teneur élevée (HALEU, signifiant « High-Assay Low-Enriched Uranium ») est développé par l’Idaho National Laboratory du Département de l’Énergie américain (DOE). Il produira environ 20 kilowatts d’énergie électrique et ne sera activé, par mesure de sécurité, qu’une fois le vaisseau hors de l’orbite terrestre, dans les 48 heures suivant le lancement.
Les premières fondations du nucléaire aérospatial américain
« Ces actions contractuelles réduisent les risques techniques et nous aident à maintenir l’élan vers notre lancement de 2028, tout en renforçant la collaboration entre nos partenaires », a déclaré Steve Sinacore, directeur du programme SR-1 Freedom. « Elles garantissent que nous bâtissons les fondations les plus solides possibles pour le premier voyage à fission nucléaire de la NASA au-delà de l’orbite terrestre, tout en développant une technologie applicable à un avenir nucléaire spatial beaucoup plus large. »
En effet, la NASA conçoit avant tout le SR-1 Freedom comme un démonstrateur technologique qui servira de tremplin pour l’avenir de l’exploration spatiale, non comme un aboutissement. Une « solution à 70 % [NDLR : un principe d’ingénierie visant à valider rapidement un concept sur le terrain sans attendre un modèle 100 % abouti] », comme l’avait décrit Jared Isaacman, administrateur de la NASA, lors de la conférence de presse Ignition où le vaisseau avait été annoncé. L’objectif premier de l’agence américaine est de livrer un prototype suffisamment abouti pour prouver la viabilité de la propulsion nucléaire dans l’espace. Durant son voyage, qui durera un an, il récoltera des données qui serviront au développement du Lunar Reactor-1 (LR-1), le réacteur nucléaire qui fournira l’énergie à la base lunaire du programme Artemis. La NASA prévoit de finaliser l’assemblage et les tests du SR-1 Freedom entre janvier et octobre 2028, un timing très serré, mais non négociable pour ne pas rater la prochaine fenêtre de lancement vers Mars, qui s’ouvrira en décembre.