Mercredi 13 décembre 2017
Hier j’ai participé à une petite conférence animée par un chercheur en astrochimie et membre de l’institut moléculaire de l’université de Bourgogne ( ICM UB, UMR, CNRS 6302).
Cette conférence interactive était assez originale car les personnes présentes participaient à définir ensemble une mission spatiale dirigée par l’intervenant avec les thèmes scientifiques adéquat par rapport à ce qui est faisable actuellement au moins en théorie. Pour faire court, le but était de nous présenter à la fin de cet atelier pédagogique, des projets spatiaux existants dans l’histoire de l’exploration spatiale, et de nous expliquer leur principe de fonctionnement , les limites, les projets , la complexité des voyages interstellaires et les liens sociologiques liés à cela, etc.
Par ailleurs j’ai appris par le professeur de SVT du lycée Léon Blum du Creusot ( que j’ai rencontré à la fête de la science au Creusot)que l’expérience embarquée lors de la mission Proxima à laquelle participait le spationaute Thomas Pesquet a été une réussite concernant la germination de graines de radis dans l’espace au sein de la station spatiale internationale ISS.
J’ai relevé quelques notes lors de cette petite soirée conviviale et dont le sujet m’a bien intéressé.
Nous avions exploré dans les grandes lignes notre mode de propulsion pour notre mission spatiale factice.
Nous avons opté pour l’envoi d’un robot lancé en utilisant la fusion nucléaire et la cible accessible, afin que la mission soit courte .
Voyons grâce à un article écrit par Charles Duboc comment peut fonctionner la fusion nucléaire.
Fusion nucléaire (I)
21/06/2017 20:33
Propulsion spatiale par fusion nucléaire
Article source : alerte-ethique.fr
De nouvelles ruptures scientifiques ont lieu dans une multitude de domaines et ce qui semblait un rêve il y a quelques années est devenue tout à fait commun, disponible pour tout-un-chacun comme l’ordinateur, internet, les écrans plats, le téléphone portable, le voyage aérien, le TGV.
La prochaine rupture technologique est en cours et concernera l’énergie fournie par fusion nucléaire qui deviendra presque gratuite, illimitée et non polluante.
La fusion nucléaire est basée sur une réaction atomique où un atome de deutérium fusionne avec un atome de Tritium pour donner de l’Hélium, un neutron et de l’énergie : pour obtenir du deutérium, il suffit de distiller de l’eau, qu’il s’agisse d’eau douce ou d’eau de mer. Cette ressource est largement disponible et quasiment inépuisable. Un litre d’eau de mer contient 33 milligrammes de deutérium que l’on extrait de manière routinière à des fins scientifiques et industrielles.
Le tritium est l’isotope radioactif de l’hydrogène. Sa désintégration est rapide et il n’est présent dans la nature qu’à l’état de traces. Le tritium peut toutefois être produit par l’interaction d’un neutron et d’un atome de lithium.
Le résultat d’une « fusion deutérium tritium » est de l’énergie, un atome d’hélium et un proton.
De l’énergie propre !...
Nous avons lancé de très importants investissements pour réaliser le programme ITER d’un Tokamak à fusion nucléaire.
Mais il y a maintenant de très nombreux articles dans la presse américaine et britannique concernant le développement de projets de petits réacteurs à fusion nucléaire.
Très curieusement, ces informations sont peu ou pas reprises dans la presse nationale !…
Il est vrai qu’avec le projet ITER à 20 milliards d’euros et la réalisation du réacteurs EPR de Flamanville, à 10 milliards d’euros, EDF, Areva et les pouvoirs publics, qui ont investi tellement d’argent, voient d’un « mauvais œil » l’arrivée de petits réacteurs à fusion nucléaire de 100 MW à 300 MW dont certains seront transportables sur la remorque d’un camion !…
Et pourtant, c’est bien ce qui se prépare dans les centres de recherches au États-Unis.
Si cette rupture technologique se confirme, il n’y a plus qu’à fermer les chantiers ITER et EPR et passer à autre chose !…
On pourra d’ailleurs, par la même occasion, prévoir la fermeture de toutes les centrales nucléaires basées sur la fission de l’uranium.
D’où l’Omerta qui règne sur les sauts technologiques dans la fusion nucléaire et qui sont réalisés par de grandes entreprises comme Lockheed Martin mais aussi par des « start-up » ambitieuses.
Il y a beaucoup de document sur web qui présentent cette rupture technologique et j’en ai choisi un concernant la propulsion spatiale.
Bonne lecture !…
Jean-Charles Duboc
A l’occasion du Dawn of Private Space Science Symposium qui s’est tenu à New York début juin 2017, Michael Paluszek, président de Princeton Satellite Systems, est venu présenter l’avancée de ses travaux en matière de propulsion par fusion nucléaire.
Une idée née dès les années 1960 mais qui a dû attendre la fin de la première décade des années 2000 pour espérer réellement pouvoir aboutir.
Alors que l’étude de la fusion comme nouvelle source d’énergie prend la forme en Europe d’un projet titanesque et extrêmement coûteux à travers ITER visant la production de plusieurs centaines de mégawatts, aux Etats-Unis certains se penchent sur des dispositifs beaucoup plus petits et du coup beaucoup moins chers.
C’est le cas par exemple de Helion Energy qui s’appuie sur une technologie basée sur la fusion Deutérium / Helium-3 et qui espère installer un pilote de 50MW vers 2019 et une première usine opérationnelle vers 2022.
Helion est en train de construire un moteur à fusion 1000 fois plus petit, 500 fois moins cher, et réalisable 10 fois plus rapidement que les autres projet (ex : ITER)…
C’est aussi le cas de Tri Alpha Energy, la plus grande compagnie privée de recherche sur la fusion nucléaire, basée en Californie, qui étudie la fusion de protons sur des noyaux de bores.
Cette société dispose de 500 millions de dollars de fonds privés qui lui ont permis de construire une des plus grandes installations du monde équipée d’un confinement magnétique pour les plasmas.
La technologie développée est compacte, sans émission de neutron, sûre, sans dégagement de Co2, et durable.
Réacteur Tri Alpha
La Nasa croit dans la fusion
La Nasa s’est toujours intéressée à l’avancée de la fusion.
Elle a ainsi participé en 2014 au lancement d’Helion Energy et suit de près l’avancée des travaux de Princeton Satellite Systems petite entreprise spécialisée dans le contrôle et la simulation pour l’aérospatiale.
Elle lui a déjà attribué trois subventions de plusieurs centaines de milliers de dollars via différents programmes de soutien à l’innovation ou de transfert de technologies (Small Business Technology Transfer (STTR) programs et NIAC -Nasa Innovative Advanced Concepts).
Mais comme le précise Michael Paluszek, la Nasa ne finance que certaines parties du développement du système et non la totalité si bien que l’avancée des travaux est toujours dépendante d’une levée de fonds qui reste aléatoire.
Ainsi, si le projet avance bien et que les chercheurs sont confiants, pensant pouvoir passer à la phase 3 sur les 4 nécessaires à démontrer la faisabilité réelle de la fusion, il faudra encore 5-6 ans de travail et 50 millions de dollars pour arriver à un premier démonstrateur et au moins autant de temps pour que la technologie soit intégrée à une mission spatiale.
Des minis-réacteurs de quelques mégawatts
Michael Paluszech met en avant les avantages des petits réacteurs à fusion : en ne visant la production que d’une dizaine de mégawatts par réacteur, ceux-ci deviennent tout de suite beaucoup plus petits, légers et faciles à construire et à lancer dans l’espace autant pour de futures missions habitées que pour des robots et des sondes.
La propulsion par fusion vise à produire 1 kW par kilo de matériel, aussi un tel réacteur pèserait 10-11 tonnes et occuperait à peu près 4-8 mètres de long sur 1,5 m de diamètre.
Bien sûr, précise-t-il pour des engins spatiaux plus grands, il faudrait combiner plusieurs réacteurs, mais, dit-il, cela a un avantage certain en termes de fiabilité, si un réacteur est endommagé, les autres peuvent permettre d’assurer tout de même la mission.
Le rôle des ondes radio basses fréquences
Un des obstacles rencontrés jusqu’alors pour le développement de la fusion est qu’elle nécessite des très hautes températures et pressions pour l’initier si bien que les technologies utilisent plus d’énergie qu’elles n’en produisent.
Princeton Satellites Systems utilise des ondes radio ultra basses fréquences pour chauffer un mélange de deutérium (atome d’hydrogène muni d’un neutron en trop) et d’Hélium-3 (atome d’hélium auquel il manque un neutron) qui est confiné par des champs magnétiques sous forme de plasma dans un anneau.
Ce plasma est en rotation et une partie peut être dirigé vers une tuyère pour assurer la poussée. Les vitesses pourraient atteindre 25 000 km/s selon les concepteurs.
Ce qui aurait par exemple réduit la durée du voyage de New Horizon vers Pluton de 9 à 4 ans en lui laissant encore de la puissance pour envoyer 100 000 fois plus de données par seconde que ce que la sonde a pu faire. Cela ouvre aussi la possibilité de concevoir une fusée capable de dévier un astéroïde.
Encore des inconvénients majeurs
Il reste encore plusieurs inconvénients à cette technologie. D’une part, il faut se procurer de l’hélium-3 qui est extrêmement rare sur Terre (alors qu’il est courant sur la Lune et que son exploitation est d’ailleurs envisagée) et que l’on produit surtout dans des réactions nucléaires et dont les réserves aujourd’hui sont gérées de manière très confidentielle par les Etats-Unis et la Russie.
Un obstacle pourtant en grande partie levée sur le système développé par Helion Energy qui a mis au point sur ses prototypes un cycle de l’hélium permettant d’en auto-produire lui-même.
Ensuite, les ondes basses fréquences utilisées ont un faible pouvoir de pénétration dans le plasma ce qui limite le diamètre du réacteur autour d’un mètre.
Enfin, la réaction produit encore des radiations ionisantes (neutrons et rayons X), nécessitant un bouclier de protection. Cependant, Princeton Satellite Systems a prévu d’utiliser en partie ces rejets pour alimenter un circuit thermodynamique secondaire intégré directement dans le bouclier. Si bien que le bouclier ne constitue plus un élément supplémentaire.
UNE VIDEO A VOIR :
Extrait enrichi du site « TECHNIQUES DE L’INGÉNIEUR » du 19 juin 2017 sur un moteur spatial à fusion nucléaire.
Par Pierre Thouverez.
Tri Alpha Energy
Vidéo TAE Technologies via Youtube
Si cette vidéo ne fonctionne pas cliquez ici
Mise à jour investigations ufoetscience, le : 13/12/2017 à 13h50.