Propulsion nucléaire pulsée - Définition

Projet Longshot

Le projet Longshot était un programme de recherche de la NASA mené en collaboration avec l'Académie navale d'Annapolis entre la fin des années 1980 et début des années 1990. Le principe diffère peu de celui de Daedalus : le carburant est fusionné dans une chambre magnétique puis canalisé dans un tunnel magnétique (ce qui permet de récupérer par induction l'énergie électrique nécessaire au tir suivant). Comme la fusion ICF ne permet pas d'alimenter le vaisseau, il est pourvu d'un réacteur nucléaire conventionnel de 300 kW.

L'objectif est d'atteindre en 100 ans le système triple Alpha Centauri, plus proche voisin du Soleil (distant de 4,36 al), et de s'injecter en orbite autour de Alpha Centauri B. Le moteur fonctionnerait pendant la totalité du transit accélérant (puis décélerant) en permanence le véhicule.

MagOrion

À la fin des années 1990, le concept d'Orion fut modernisé par Andrews Space sous le nom de MagOrion en remplaçant la plaque de poussée par un champs magnétique. Le système de propulsion est constitué d'un anneau supraconducteur de 2 km de diamètre auquel est haubané le véhicule. Des charges explosives sont éjectées et détonnent à 2 km de distance, le plasma résultant de l'explosion pousse le champs magnétique engendré par l'anneau supraconducteur. Les performances envisagées étaient une I_sp de 10 000 s et un rapport poids-poussée pouvant atteindre 10, de plus, le véhicule pouvait aussi fonctionner comme une voile magnétique s'appuyant sur le vent solaire ou interagissant avec la plasmasphères d'une planète voisine. Le concept fut abandonné à cause de difficultés inhérentes, essentiellement l'éjection à haute fréquences de charges à grande distance et la recombinaison du plasma avant que sa vitesse ne soit effectivement utilisée.

En 2003, le MagOrion évolue vers la technique de micro-explosions sous la désignation Mini-MagOrion. Dans une tuyère magnétique de 5 m de diamètre, une charge sous-critique de ²⁴⁵Cm est reliée par des rubans de mylar à des lignes de transmission hors de la tuyère. Une impulsion de courant de 70 MA provoque la compression de la cible par striction axiale et sa détonation. Des expérimentations menées sur la Z machine des Laboratoires Sandia permettent d'espérer une I_sp de 10 000 à 25 000 s.

Catalyse antimatière

À la même époque, les recherches menées à la Pennsylvania State University amenèrent à envisager l'utilisation de faibles quantités d'antimatière pour catalyser la fission en chaîne d'une masse largement sous-critique de matière fissile. Il en résulta la conception de la famille de vaisseaux ICAN-II pour l'exploration de Mars ou des planètes extérieures.

Le système de propulsion éjecte dans sa tuyère magnétique des billes de carburant composées d'une gaine de plomb (masse propulsive et protection pour le stockage) entourant un noyau d'uranium contenant des bulles de mélange D-T. Au point d'ignition, des faisceaux lasers frappent la bille et une dose d'antiprotons est tirée dessus. L'annihilation provoque une avalanche de neutrons amorçant la fission en chaîne de l'uranium, l'énergie de fission allume la fusion et l'éjection du plasma résultant (essentiellement composé du plomb de la gaine) produit une poussée sur la tuyère magnétique.

MTF HOPE

En 2002, le groupe HOPE (Human Outer Planet Exploration) de la NASA fut chargé d'étudier les possibilités de voyages habités vers les planètes extérieures. Il proposa alors plusieurs solutions de propulsion dont une basée sur la fusion à cible magnétisée (magnetized target fusion, MTF). Dans une tuyère magnétique, une petite boule de plasma de mélange D-T est bombardée par des canons tirant des jets de plasma de deutérium suivi d'hydrogène. Le confinement inertiel provoque la fusion D-T qui elle-même allume la fusion D-D dans la zone encerclante, l'hydrogène en queue de jet chauffé par la fusion sert de fluide propulsif

Les missions de référence sélectionnées furent un séjour de 30 ou 180 jours sur Callisto. La conception typique du véhicule HOPE est un long mât avec le moteur à une extrémité et l'habitacle à l'autre, protégé par les réservoirs et équipements. Avec plus de 120 m de longueur, il peut procurer par rotation une gravité artificielle à l'équipage. La version MTF HOPE développe 5 800 kN de poussée et une impulsion spécifique dépassant 70 000 s, ce qui lui permet de réaliser chacune des missions en environ 650 jours avec une masse initiale de 650 ou 750 t.