Les générateurs électronucléaires spatiaux à fission

L’utilisation de générateurs électronucléaires à fission pour fournir de l’électricité dans l’espace a été envisagée dès l’aube de l’ère nucléaire et a donné lieu dans les années 1960-1980 à des développements de grande ampleur. Ces générateurs électronucléaires spatiaux à fission (GENSF) furent monnaie courante dans les décennies 1970-1980 : ils équipaient les satellites soviétiques militaires RORSAT d’observation des mouvements maritimes. Mais depuis 1988, plus aucun GENSF n’a été lancé dans l’espace et le dernier programme « historique » d’ampleur de développement de GENSF s’est achevé prématurément aux États-Unis en 1993. Les générateurs photovoltaïques, qui avaient fait de grands progrès, répondaient en effet aux besoins d’alimentation électriques des satellites devenus moins gourmands en énergie (toujours grâce aux progrès technologiques) ; les générateurs radioisotopiques thermoélectriques de quelques centaines de We suffisaient aux missions d’exploration scientifique que le photovoltaïque ne pouvait assurer ; et les missions spatiales ambitieuses requérant des GENSF nécessitaient des budgets qui n’étaient plus à l’ordre du jour. Deux évolutions majeures sont en train de changer la donne : l’ouverture d’une nouvelle ère d’exploration humaine de l’espace, avec notamment le programme Artemis avec pour cible d’abord la Lune puis Mars ; et le fort regain des tensions géopolitiques qui a des retombées dans les domaines tant de l’exploration spatiale que de l’utilisation militaire de l’espace cislunaire. Ainsi, assiste-t-on depuis 2010, à une relance progressive de programmes de développement de GENSF, principalement aux États-Unis, en Russie et en Chine. Les principales applications civiles visées sont l’alimentation de bases lunaires (et à terme martiennes) pour laquelle une première démonstration à la surface de la Lune est envisagée à l’horizon 2030 dans le cadre Artemis, et la propulsion nucléaire électrique avec au même horizon, selon l’agence spatiale russe, la démonstration en vol d’un remorqueur spatial doté de propulseurs électriques alimentés par un GENSF.

Cet article est destiné aux ingénieurs curieux de comprendre en quoi consistent ces GENSF, à quels besoins potentiels ils répondent, dans quelle mesure leur problématique de conception et de sûreté diffère de celle des microréacteurs nucléaires terrestres (les différences sont substantielles), quelles sont les options technologiques envisageables et quels challenges elles présentent. Ceux qui s’engagent dans des travaux sur le sujet y trouveront de nombreuses références bibliographiques leur permettant d’approfondir chacun des points abordés.