Avec l’aide de partenaires internationaux et commerciaux, la NASA envoie des astronautes sur la Lune pour la première fois depuis plus de cinquante ans. En plus des missions habitées sur la surface lunaire, l’objectif à long terme du programme Artemis est de créer l’infrastructure nécessaire au programme.Exploration et développement durable de la lune.Mais contrairement aux missions Apollo qui ont envoyé des astronautes à l’équateur lunaire, Programme Artémis enverrait des astronautes dans le bassin Antarctique-Aitken de la Lune, aboutissant à la création d’un habitat ( Camp de base d’Artemis).

Cette zone contient de nombreux cratères ombragés en permanence et connaît un cycle nocturne de quatorze jours (« Nuit de luneÉtant donné que l’énergie solaire serait limitée dans ces conditions, les astronautes, engins spatiaux, rovers et autres éléments de surface d’Artemis auraient besoin de sources d’énergie supplémentaires qui pourraient fonctionner dans les régions de cratères et pendant les longues nuits lunaires. Institut de l’aviation de l’Ohio (OAI) et Centre de recherche Glenn de la NASA Il a récemment accueilli deux ateliers sur les technologies nucléaires spatiales conçues pour faire progresser les solutions pour les missions de longue durée loin de la Terre.

Glenn de la NASA est le siège de NASA Power Systems Research, où les ingénieurs et les techniciens développent des méthodes avancées de production d’énergie, de conversion d’énergie et de stockage – avec des applications allant de l’énergie solaire, thermique et des batteries aux radio-isotopes, à la fission et aux piles à combustible renouvelables. L’OAI, basé à Cleveland, est un groupe de recherche à but non lucratif dédié au renforcement des partenariats entre le gouvernement et l’industrie pour la poursuite de la recherche aérospatiale. OAI a une longue histoire de coopération et de contrats avec la NASA et le ministère de la Défense.

Ces ateliers constituaient la dernière étape du développement collaboratif entre la NASA et le Département américain de l’énergie des technologies nucléaires pour les programmes d’exploration spatiale habitée. En termes de paiement, ces efforts visent à apporter des propositions aux Systèmes de propulsion thermonucléaire et électronucléaire (NTP/NEP). Dans le premier cas, un réacteur nucléaire est utilisé pour chauffer un propulseur tel que l’hydrogène liquide (LH₂); Dans ce dernier, le réacteur génère de l’électricité pour un agitateur magnétique qui ionise un gaz inerte tel que le xénon (aka. propulsion ionique).

En 2021, la NASA et le Department of Energy sont sélectionnés Trois propositions de conception de réacteur Pour un système thermonucléaire capable d’envoyer des cargaisons et des équipages sur Mars et des missions scientifiques dans le système solaire externe. Les contrats, d’une valeur d’environ 5 millions de dollars chacun, ont été attribués par l’intermédiaire du ministère de l’Énergie Laboratoire national de l’Idaho (INL). En juin 2022, ils font le choix Trois propositions pour un concept de design à résistance de surface de fission (FSB) qui s’étendrait à la NASA Projet Kilopuissance Il pourrait être envoyé sur la lune comme démonstration technologique du programme Artemis.

L’atelier sur les technologies nucléaires a réuni plus de 100 ingénieurs, gestionnaires et experts en systèmes énergétiques de l’ensemble du gouvernement, de l’industrie et du milieu universitaire pour discuter de sujets allant de résistance de surface de fission tome Systèmes de propulsion nucléaire spatiaux. L’événement a réuni des conférenciers et des panélistes de la NASA, du département américain de l’énergie (DoE), du département de la Défense (DoD) et du secteur commercial pour partager les connaissances, les découvertes et les leçons tirées des efforts passés pour développer la technologie nucléaire. Le responsable du projet d’énergie de surface de la NASA, Todd Toffell, a expliqué communiqué de presse:

« Une énergie fiable est essentielle pour l’exploration de la Lune et de Mars, et la technologie nucléaire peut fournir une énergie robuste et fiable dans n’importe quel environnement ou emplacement, quelle que soit la lumière du soleil disponible. Alors que nous avançons avec des projets tels que la puissance de fission de surface et la propulsion nucléaire, il est logique regarder le travail qui a été fait dans le passé à la NASA et dans d’autres agences pour voir ce que nous pouvons apprendre.

Le premier atelier (en novembre) comprenait des discussions sur les exigences des missions qui nécessitent l’énergie nucléaire, telles que les missions extraterrestres de longue durée où l’énergie solaire n’est pas toujours une option. Cela inclut la région polaire sud de la Lune mais aussi sur Mars, où l’augmentation de la distance et les tempêtes de poussière périodiques peuvent également limiter l’énergie solaire. L’atelier comprenait également des discussions sur le test du matériel des programmes passés qui pourraient être pertinents pour les projets d’aujourd’hui. Elle s’est terminée par une visite des sept installations de recherche nucléaire de Glenn. Il a dit Lee Mason, président associé, Énergie, Glenn :

« L’atelier a fourni une excellente occasion de discuter des développements technologiques et a donné l’occasion aux nouvelles équipes de l’industrie d’apprendre du passé et de s’appuyer sur les bases qui ont été établies. Une solide collaboration entre l’industrie et le gouvernement et le partage des connaissances nous aideront à réussir avec Artemis et d’autres missions.

Le deuxième atelier a eu lieu début décembre et a réuni plus de 500 personnes de 28 pays (en personne et virtuellement) pour discuter de la manière de relever les défis intenses du travail une nuit lunaire. Au cours de l’atelier de trois jours, les participants ont été informés des développements pertinents dans le domaine par des experts en technologie de l’énergie et de la chaleur de la NASA et d’autres organisations. Cela comprenait ceux financés par la NASA Direction des missions de technologie spatiale (STMD) et Direction de la mission de développement du système d’exploration (ESDMD).

Des mises à jour de statut ont également été fournies par les nombreuses entités commerciales qui s’associent à la NASA via la NASA Services de charge utile commerciale lunaire (CLPS), qui commencera à fournir des expériences et des démonstrations technologiques sur la surface lunaire au début de 2023. La plupart de ces missions reposent sur des panneaux solaires ou des batteries et seront confrontées à des défis énergétiques et thermiques lorsqu’elles atterriront dans le bassin Antarctique-Aitken. Étant donné que ces systèmes doivent rester en service plus longtemps que le jour lunaire (également 14 jours), les fournisseurs de CLPS bénéficieront également de systèmes d’alimentation avancés.

Comme Tibor Krimic, chef du Space Science Project Office à la NASA Glenn, résumé:

« La Lune est pleine de conditions extrêmes, en particulier pendant la nuit lunaire, auxquelles nous devons nous préparer. Nous le faisons en réunissant des experts de premier plan de la NASA, des partenaires commerciaux, des universités et d’autres agences gouvernementales pour échanger des idées, examiner les capacités techniques et discuter de l’avenir. L’atelier a été une expérience d’apprentissage pour nous Tous ensemble, car ils ont aidé à mieux préparer nos fournisseurs CLPS et à accroître notre compréhension des diverses capacités et limitations techniques alors que nous continuons à nous préparer pour des livraisons de charges utiles plus ambitieuses à certains des plus endroits difficiles du système solaire.

Ces ateliers dépendent également de la NASA Initiative d’innovation sur la surface lunaireIl se consacre à favoriser des partenariats qui mèneront aux technologies nécessaires pour vivre et explorer sur la lune. L’initiative se concentre spécifiquement sur les technologies qui permettent l’utilisation des ressources in situ (ISRU), la production d’électricité, l’atténuation de la poussière lunaire, le forage et la construction sur la surface lunaire, l’exploration de l’environnement lunaire et d’autres moyens qui garantissent une présence humaine durable sur la lune. surface. lune pour les décennies à venir.

Un autre objectif à long terme du programme Artemis est de créer l’infrastructure et l’expertise qui permettront des missions habitées vers Mars au début des années 2030. Cela présente de plus grands défis, de la logistique et du transport (temps de transit jusqu’à neuf mois) aux systèmes d’alimentation pour la surface. opérations. Là aussi, la propulsion nucléaire (qui peut réduire les temps de transit à 100 jours) et des réacteurs nucléaires pouvant alimenter des habitats de surface et des véhicules pour des missions de longue durée à haute intensité.

Voilà un autre exemple de la façon dont l’ère de l’exploration spatiale renouvelée (Space Age 2.0) stimule le développement de technologies dont on rêvait depuis des décennies !

Lecture complémentaire : Nasa