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Dans les années à venir, la NASA prévoit d'envoyer plusieurs missions sur Vénus et Mars, des missions habitées sur la Lune et même sur Mars. En outre, il existe des projets ambitieux pour explorer des objets au-delà du système solaire interne – Europe, Titan et d’autres « mondes océaniques » où la vie pourrait exister. Pour atteindre ces objectifs, l'agence investit dans les nouvelles technologies à travers le programme Innovative Advanced Concepts (NIAC) de la NASA.
Les sélections de cette année comprennent des avions à énergie solaire, des bioréacteurs, des voiles solaires, une technologie d'hibernation, des expériences d'astrobiologie et une centrale nucléaire. Parmi eux figure également le concept d’une nouvelle fusée à moteur nucléaire à isotopes à couches minces (TFINER). Cette proposition repose sur la désintégration d'isotopes radioactifs pour produire de l'énergie et a été récemment sélectionnée par le NIAC pour la première phase de développement.
Le moteur amélioré serait nécessaire pour mettre en œuvre plusieurs concepts de mission de nouvelle génération. Parmi eux, diriger le télescope vers le foyer de la lentille gravitationnelle le soleil et une rencontre avec un objet interstellaire qui passe par là. Ces concepts de mission nécessitent des vitesses élevées qui ne sont tout simplement pas possibles avec la technologie des fusées conventionnelles. Bien que les voiles lumineuses soient explorées pour des missions de transport rapide, elles ne peuvent pas effectuer les manœuvres requises dans l’espace lointain.
Les concepts nucléaires possibles avec la technologie actuelle comprennent un moteur de fusée nucléaire et une centrale de propulsion nucléaire électrique qui ont la poussée nécessaire pour atteindre des endroits dans l'espace lointain. Cependant, ils sont volumineux, lourds et coûteux. Les scientifiques ont proposé une option plus simple offrant suffisamment de possibilités pour rechercher, rencontrer, puis restituer des échantillons d'objets interstellaires distants et se déplaçant rapidement.
Le concept de base est similaire à celui d’une voile solaire, sauf qu’il repose sur de fines plaques d’isotope radioactif. La conception de base comprend des feuilles de thorium 228 d’environ 0,01 mm d’épaisseur. Ce métal naturellement radioactif subit une désintégration alpha avec une demi-vie de 1,9 ans. La traction est créée en recouvrant un côté d'une couche absorbante de 0,05 mm d'épaisseur. Le vaisseau spatial aura besoin d'environ 30 kg de thorium-228, répartis sur une superficie de plus de 250 m², qui fourniront une poussée de plus de 150 km/s.
En comparaison, la mission la plus rapide reposant sur une propulsion conventionnelle était la sonde solaire. Sonde solaire Parker, qui a atteint une vitesse de 163 km/s. Mais cela s'est produit grâce à la manœuvre gravitationnelle avec Vénus et la gravité solaire. Cependant, le système proposé est simple et peut être adapté pour s’adapter à différentes charges utiles.
Les auteurs du concept notent également qu'il pourrait être conçu avec plusieurs « étages » équipés d'actinium-227 (ou d'autres isotopes à demi-vie plus longue), ce qui se traduirait par des vitesses plus élevées pour des durées de mission plus longues. Une version modifiée avec du thorium-233 peut utiliser un cycle du combustible au thorium, une cascade d'isotopes qui produit de l'uranium-232, ce qui augmentera les performances d'environ 500 %.
Ces missions correspondent à la vision NASA pour le siècle prochain, qui comprend l'envoi de vaisseaux spatiaux pour étudier les objets interstellaires, la découverte de planètes habitables, la conduite de missions habitées au-delà du système Terre-Lune et la recherche de la vie.
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