La NASA vient de franchir une étape majeure dans la course vers Mars : un nouveau type de moteur ionique a réussi ses premiers tests. Une avancée qui pourrait un jour propulser les premiers astronautes vers la planète rouge.
Utilisés depuis les années 90, les moteurs ioniques utilisent des champs électromagnétiques pour accélérer des ions expulsés par une tuyère, une technique baptisée propulsion électrique. Un avantage considérable par rapport aux méthodes traditionnelles, car ils consomment jusqu’à 90 % moins de propergol que les fusées classiques. De quoi non seulement réduire la masse d’un vaisseau, mais aussi baisser les coûts de lancement.
Plusieurs missions notables exploitent cette technologie : Dawn, DART et Psyche de la NASA, Hayabusa2 du Japon ou encore, SMART-1 et BepiColombo de l’Agence spatiale européenne (ESA). Aujourd’hui, le xénon gazeux est majoritairement utilisé, produisant une poussée faible mais continue grâce à l’énergie solaire. Mais le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA vient d’expérimenter un autre dispositif, et il est très encourageant.
25 fois plus puissant
Baptisé moteur magnétoplasmadynamique (MPD) alimenté au lithium, il génère de puissants courants électriques qui interagissent avec un champ magnétique pour propulser un plasma de lithium. Cela lui confère une puissance sans commune mesure avec ce qui existe aujourd’hui, détaille l’agence spatiale dans un billet de blog.
Le 24 février dernier, l’équipe du JPL a ainsi procédé aux cinq premiers allumages du prototype dans une chambre à vide, spécialement conçue pour tester des propulseurs à propergol métallique. Pendant l’essai, l’électrode centrale en tungstène a atteint plus de 2 800 degrés Celsius, produisant un panache rouge vif. Le moteur a culminé à 120 kilowatts de puissance, soit 25 fois plus que le moteur ionique le plus performant actuellement en mission, celui de Psyche. C’est aussi la première fois qu’un système de propulsion électrique opère à un tel niveau aux États-Unis.
« C'est un moment énorme pour nous, car nous avons non seulement montré que le propulseur fonctionne, mais nous avons aussi atteint les niveaux de puissance que nous visions », se félicite James Polk, chercheur senior au JPL.
Le combiner à un réacteur nucléaire
L’objectif est désormais d'atteindre entre 500 kW et 1 mégawatt par moteur dans les prochaines années. À noter qu’une mission habitée vers Mars nécessiterait 2 à 4 mégawatts, donc plusieurs moteurs MPD combinés, devant fonctionner plus de 23 000 heures.
Et c’est ici que le projet de la NASA prend de l’ampleur. Car ces moteurs ont besoin d'un taux d'énergie colossal. Or, les panneaux solaires deviennent rapidement insuffisants lorsque le vaisseau s’éloigne du Soleil. C'est pourquoi l’agence spatiale développe en parallèle le Space Reactor-1 Freedom, un réacteur à fission nucléaire spatial : la convergence des deux technologies devrait permettre d’envoyer les premiers astronautes vers Mars.
