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Concept
Propulsion nucléaire (astronautique)
Résumé
La propulsion nucléaire spatiale est l'utilisation d'énergie nucléaire pour mouvoir un véhicule spatial.
La densité énergétique des réactions nucléaires (fission, fusion, annihilation matière-antimatière) est 107 à 109 supérieure à celle des réactions chimiques. Cela permet d'envisager d'énormes améliorations de l'impulsion spécifique des systèmes de propulsion. En effet, l' idéale peut être exprimée en fonction de cette densité: où l'impulsion est en secondes et la densité en kJ/g.
Cependant, il y a d'innombrables difficultés techniques dans le couplage efficace de l'énergie nucléaire avec le fluide propulsif éjecté par le moteur du vaisseau spatial. Par exemple, une fusée chimique propulsée par un moteur RL-10 fonctionnant au mélange LOX/LH2 récupère en énergie cinétique plus de 80 % de l'énergie idéale de la réaction chimique entre les ergols. Aucun concept de propulsion nucléaire n'atteint cette efficacité.
De plus, dans le cas de la propulsion nucléaire thermique (NTP) ou électrique (NEP), la densité énergétique globale (énergie rapportée à la masse de tout ce qui est éjecté) est très loin de l'idéal car cette énergie sert à chauffer ou accélérer une grande quantité de fluide. Par contre, ce défaut ne s'applique pas aux concepts de propulsion n'éjectant que les produits de la réaction nucléaire en jeu.
L'énergie nucléaire peut être utilisée de plusieurs manières dans l'espace. Seules deux de ces méthodes ont été effectivement mises en œuvre :
Générateur thermoélectrique à radioisotope (GTR)
La chaleur dégagée par la désintégration de matériaux radioactifs (Plutonium,...) est transformée en électricité qui est utilisée par une propulsion spatiale électrique et/ou les équipements de l'engin spatial. Cette technique a été mise en oeuvre par les sondes spatiales de la NASA envoyées vers les planètes externes (MHW-RTG, GPHS-RTG), certains astromobiles martiens de la NASA (MMRTG) mais uniquement pour faire fonctionnement des équipements.
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