Un vaisseau spatial n’est aussi puissant que sa source d’énergie, c’est pourquoi, lorsque la NASA a conçu son rover Perseverance Mars, l’agence s’est tournée vers le plutonium radioactif.
Le plutonium qui explosera de la planète jeudi 30 juillet n’est pas sous la même forme que celui utilisé pour les armes, et il est bien protégé en cas de problème lors du lancement. Mais ces unités de plutonium sont une source d’énergie respectée pour les engins spatiaux – le rover Curiosity de la NASA fonctionne sur un appareil similaire.
«La NASA aime explorer, et nous devons explorer dans des endroits très éloignés, des endroits poussiéreux, des endroits sombres et des environnements difficiles», a déclaré June Zakrajsek, experte en combustible nucléaire au Glenn Research Center de la NASA dans l’Ohio, dans un département de l’Énergie (DOE ) podcast sur la mission Persévérance. «Lorsque nous sommes dans ce genre d’environnements, l’énergie solaire ne fournit parfois pas l’énergie dont nous avons besoin. La lumière ne parvient tout simplement pas à ces endroits comme nous en aurions besoin.
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Certaines missions de la NASA sur Mars ont bien sûr fonctionné à l’énergie solaire – l’atterrisseur InSight fonctionnant actuellement sur la planète rouge porte des panneaux solaires, tout comme les rovers jumeaux Spirit et Opportunity au début du siècle. Mais Opportunity est une mascotte pour les faiblesses de l’énergie solaire sur Mars, puisque la fin du rover est survenue lorsqu’une énorme tempête de poussière mondiale l’a empêché de puiser dans la lumière du soleil. Exécutez un rover sur l’énergie nucléaire et vous n’avez pas à vous soucier de ce scénario.
Ainsi, pour le rover Perseverance, la NASA s’est tournée vers le plutonium dans un système appelé générateur thermoélectrique à radio-isotope multi-missions (MMRTG), qui devrait pouvoir alimenter le vaisseau spatial pendant environ 14 ans.
«Vous n’avez pas de rallonges, vous ne pouvez pas manquer de réparateur», a déclaré Bob Wham, un expert en combustible nucléaire au Oak Ridge National Laboratory, dans le même podcast. « Vous devez être totalement fiable. »
Comme le reste du rover Perseverance, le MMRTG est fortement basé sur celui du rover Curiosity, qui a été lancé en 2011, a atterri sur la planète rouge en 2012, et n’a cessé de progresser depuis. Le MMRTG de Perseverance est en chantier depuis sept ans, presque aussi longtemps que son prédécesseur alimente Curiosity, et porte un prix de 75 millions de dollars, selon le DOE.
(Des sources d’énergie nucléaire d’autres variétés ont également voyagé dans l’espace lointain lors de missions telles que les sondes jumelles Voyager âgées de quarante ans et le vaisseau spatial Cassini qui a plongé à travers les anneaux de Saturne.)
Le MMRTG de Perseverance est conçu pour produire 110 watts de puissance, à peu près la même que celle utilisée par une ampoule. Le plutonium se désintégrera, émettant de la chaleur qu’un générateur convertit en énergie pour alimenter tous les instruments du rover, en plus de produire suffisamment de chaleur pour protéger le vaisseau spatial des nuits et des hivers glaciaux sur Mars.
Le plutonium a commencé comme un élément entièrement différent, le neptunium, que les scientifiques ont irradié avec des neutrons dans un réacteur nucléaire pendant près de deux mois pour le convertir en la forme de plutonium nécessaire au MMRTG. Le plutonium est ensuite combiné avec de la céramique, ce qui en fait un composé plus sûr que celui utilisé dans les armes.
Néanmoins, mettre une source d’énergie nucléaire à la pointe d’une fusée incite toujours à prendre des précautions. Plus important encore, chaque pastille de plutonium est enfermée dans de l’iridium, qui contiendrait la matière radioactive si elle retombait sur Terre. Selon la NASA et le DOE, cela est arrivé aux sources d’énergie nucléaire liées à l’espace à trois reprises, dont aucune n’a causé de dommages, l’une des sources d’énergie étant même extraite de l’océan pour une utilisation ultérieure lors d’une autre mission.
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La NASA renforce les équipes de contrôle de mission pour de tels lancements avec du personnel supplémentaire pour coordonner toute réponse nécessaire à l’aspect nucléaire de la mission. Pour le lancement de Perseverance, le gouvernement a modélisé toute une série de choses qui pourraient mal tourner le jour du lancement – allant d’un problème avant le décollage qui aurait un impact géographique relativement compact à un problème en orbite terrestre qui empêche le vaisseau spatial de partir pour Mars.
Ces deux scénarios ont une probabilité inférieure à 0,1%, selon les modèles du gouvernement, et si un problème survient lors du lancement, ces calculs suggèrent que même l’exposition aux rayonnements les plus concentrés équivaudrait à environ huit mois de rayonnement de fond subis par les personnes vivant. aux Etats-Unis
Et donc Perseverance est assis sur la rampe de lancement chargée d’un MMRTG contenant 32 morceaux de carburant chauds et argentés, prêts à décoller vers la planète rouge.
Contrairement au plutonium de Curiosity, une partie de celui à bord de Perseverance est relativement frais et fabriqué aux États-Unis. La forme de plutonium utilisée lors de ces missions a commencé comme un sous-produit des processus de production d’armes nucléaires, selon les rapports de Slate après le débarquement de Curiosity, et le gouvernement américain a cessé de créer son propre approvisionnement de ce plutonium dans les années 1980, ayant décidé qu’il pouvait accéder suffisamment pour ses besoins.
Mais ces derniers temps, la NASA a été coincée dans le rationnement des sources d’énergie, c’est pourquoi le DOE a décidé en 2015 de se remettre dans l’entreprise de fabrication de plutonium – jusqu’à 14 onces (400 grammes) chaque année en ce moment, dans le but de pouvoir pour faire 3,3 livres. (1,5 kilogramme) chaque année d’ici 2026, selon le DOE.
Quant à savoir où ira ce plutonium, une future mission nucléaire de la NASA est déjà en cours. La mission Dragonfly de l’agence, un drone à destination de l’étrange grande lune de Saturne, Titan, sera propulsée par un MMRTG. Ce vaisseau spatial devrait être lancé en 2026.
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