La propulsion nucléaire à fission

Parfaitement maîtrisée depuis les années quarante, la technologie de la fission nucléaire (dans la fission il s’agit de « casser » le noyau des atomes) est aujourd’hui couram ment utilisée pour produire de l’électricité. À l’âge de l’ère atomique, la question de savoir si l’utilisation de l’énergie nucléaire offrait de réelles possibilités pour voyager dans l’espace, devait nécessairement se poser un jour ou l’autre. C’est au physicien Théodore Taylor que l’on doit une approche novatrice du vol spatial. Taylor avait commencé sa carrière scientifique à Los Alamos dans la mise au point des bombes nucléaires puis, sans doute pris de remords personnels, il s’était entièrement consacré à des travaux aux applications plus pacifiques. C’est ainsi que Taylor avait conçu sur le papier un vaisseau spatial propulsé par des bombes atomiques. Sur les plans imaginés par Taylor, la partie arrière du vaisseau était formée d’un vaste plateau métallique massif troué en son centre. À intervalles réguliers, une bombe atomique était éjectée par ce trou, puis elle devait exploser à une distance convenable de la fusée. La bombe était entourée d’un plastique riche en hydrogène que l’énorme chaleur devait transformer immédiatement en un gaz extrêmement chaud, très riche en hydrogène. Ce gaz, se dispersant dans l’espace à des vitesses de plusieurs dizaines de milliers de kilomètres par seconde, devait ensuite rebondir sur le plateau métallique massif, et la pression ainsi exercée entraînerait la propulsion du vaisseau spatial vers l’avant. Il était prévu que les matériaux (principalement du graphite d’une grande capacité calorifique) constitutifs du lourd plateau, résisteraient pendant quelques fractions de secondes à la chaleur dégagée par une explosion nucléaire produite à une distance de quelques dizaines de mètres seulement. Pour amortir le choc de l’explosion, la plaque devait être séparée du vais seau spatial par une sorte d’amortisseur géant. Avec le recul, une technologie qui utilise des plaques, des ressorts et des bombes atomiques, laisse perplexe.

En 1958, Taylor obtint l’appui de l’armée de l’air, et le projet baptisé ORION débuta. À l’époque, ce projet attira une équipe de chercheurs novateurs et imaginatifs, parmi lesquels figurait Freeman Dyson, alors physicien à l’Institut des Études Avancées de Princeton. Le projet ORION consistait en un vaisseau interstellaire d’environ 125 mètres de longueur à propulsion nucléaire. Des explosions nucléaires répétées devaient donner une impulsion suffisante au vaisseau pour franchir les espaces interstellaires. Mais cette technologie devait auparavant résoudre les problèmes de stockage du combustible nucléaire, de l’amortissement des chocs suscités par les explosions atomiques, et le risque potentiel qu’encourait l’équipage de contamination par irradiation. Techniquement parlant ORION devait produire une poussée spécifique de l’ordre de 2 000 à 6 000 secondes avec une évolution possible jusqu’à 20 000 secondes. Ce projet très ambitieux resta cependant marginal. Il coûta aux contribu ables américains près de onze millions de dollars (de 1965), et occupa quarante personnes à temps-plein pen dant sept ans. Des maquettes de ce vaisseau auraient été réelle ment construites, et une expérience grandeur nature aurait permis de valider ce modèle de propulseur. Bien que les détails du projet restèrent confidentiels (ils concernaient directement la technologie des bombes nucléaires), les concepteurs déclarèrent qu’aucun problème technique majeur n’empêche rait le vaisseau de fonctionner. Le pro pulseur ORION était destiné aux énormes vaisseaux spatiaux, pesant des milliers de tonnes. En 1968, Dyson imagina un vaisseau interstellaire de 20 000 tonnes, équipé d’un plateau réflecteur ayant sensiblement le même poids. L’engin devait être propulsé par trois cent mille bombes thermonucléaires pesant chacune une tonne et d’une puis sance explosive d’une mégatonne. Dyson prévoyait une explosion thermonucléaire toutes les trois secondes. À ce rythme, le vaisseau devait être capable, au bout de dix jours, d’atteindre une vitesse de dix mille kilomètres-seconde, soit 3 % de la vitesse de la lumière (300000 kilomètres/seconde). Mais même à cette vitesse, il mettrait plus d’un siècle pour rejoindre Alpha du Centaure, l’étoile la plus proche du Soleil. Par ailleurs, la quantité de bombes nucléaires nécessaires pour mouvoir le vaisseau dépassait largement tous les arsenaux de l’époque. Le projet ORION fut vite abandonné par manque d’intérêt des politiques, par la forte compétition qu’offrait les fusées conventionnelles à ergols, mais surtout par la signature, en 1963, du moratoire international qui interdisait les explosions nucléaires dans l’espace pour la sécurité des missions spa tiales. Aujour d’hui, le propulseur ORION repose au Musée américain Smithsonian de l’Air et de l’Espace. Même s’il ne fut jamais réalisé à grande échelle, le projet ORION avait malgré tout le mérite de démontrer qu’avec la techno logie disponible dans les années soixante, nous étions capables d’envoyer un vaisseau spatial vers les étoiles proches.

Ci-après : Projet de fusée ORION. Le Projet ORION fut la première étude de conception d’un véhicule spatial mû par la propulsion nucléaire pulsée. Le projet, amorcé dans les années 1950, était mené par une équipe d’ingé nieurs et de physiciens de la société General Atomics comprenant quelques célébrités telles que le physicien Théodore Taylor. En se basant sur l’énergie nucléaire (explosions de bombes atomiques dans le vide), ORION aurait théoriquement permis d’obtenir à la fois une forte poussée et une importante impulsion spécifique. Dans les années cinquante et 60, l’exploitation de l’énergie nucléaire paraissait la meilleurs solution pour franchir les distances énormes entre les planètes de notre Système Solaire et voyager vers les étoiles proches. Aujourd’hui, cette technologie est considérée comme relativement rudimentaire et « sale » en raison de l’utilisation de bombes atomiques.