Les systèmes de propulsion nucléaire spatiale

L’idée d’utiliser l’énergie nucléaire pour propulser un véhicule spatial a émergé peu de temps après la découverte de la radioactivité : on la doit à un Français, Robert Esnault-Pelterie, le père de l’industrie aéronautique française. En 1912, il prononça une conférence devant la Société française de physique  où il montrait que, pour des raisons de densité d’énergie, la seule solution pour réaliser des voyages interplanétaires était d’utiliser l’énergie « infra-atomique ». Il prenait comme exemple le contenu énergétique d’un kilogramme de radium qui, pendant sa vie entière, libère par désintégration radioactive spontanée près d’un million de fois plus d’énergie que la combustion d’un kilogramme de mélange hydrogène-oxygène. Il émettait aussi une réserve : encore fallait-il trouver le moyen de libérer cette énergie « infra-atomique » beaucoup plus rapidement que par désintégration radioactive spontanée, et de façon contrôlée, pour qu’elle puisse être utilisable en propulsion spatiale (car celle-ci requiert non seulement densité d’énergie suffisamment grande mais aussi densité de puissance élevée). Ce moyen, la réalisation d’une réaction de fission nucléaire en chaîne autoentretenue et contrôlée, sera démontré en 1942, dans la Chicago Pile-1. Les premières études de « moteurs fusées nucléaires » débutèrent dans la foulée, dès la fin de la Seconde Guerre mondiale, en parallèle avec celles sur les moteurs fusées chimiques de forte puissance ; elles étaient alors toutes deux motivées par des besoins de défense (missiles balistiques intercontinentaux). Elles s’inscrivirent initialement dans le large cadre du programme Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft avant de faire l’objet, à partir de 1955, d’un projet dédié de grande ampleur à finalité duale, civile et militaire : le Project Rover. Au sein de ce programme débuta en 1961 le programme NERVA de développement technologique et d’ingénierie de « moteurs nucléaires pour applications aux véhicules fusées ». Les importants développements réalisés dans ce cadre jusqu’en 1972, ainsi qu’en Union soviétique jusque dans le milieu des années 1980, ont démontré que les systèmes de propulsion nucléaire thermique répondaient à toutes les exigences requises pour un système de transport vers la Lune ainsi que pour des missions habitées vers Mars. Avec la chute de l’Union soviétique et le recentrage de l’exploration habitée de l’espace sur l’orbite terrestre et la Station spatiale internationale, de tels systèmes n’étaient plus...