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La technologie nucléaire et l’espace
La technologie nucléaire et l’espace

La technologie nucléaire. Essentielle depuis déjà 50 ans dans l’espace

Pas de voyage spatial sans technologie nucléaire. Qu'il s'agisse de l'approvisionnement en électricité, de la propulsion des navettes spatiales ou encore de la transformation des déchets en nourriture, en oxygène ou en eau potable …. la technologie nucléaire nous accompagne aux confins de notre univers. C'est déjà le cas depuis exactement cinquante ans, depuis que le premier homme a marché sur la lune, jusqu'à aujourd'hui. La technologie nucléaire est tout simplement essentielle pour l’exploration spatiale, tant aujourd'hui que demain. Vous vous demandez où cela nous mènera dans le futur ? Découvrez tout sur cette page.

Un voyage spatial n’est pas une promenade de santé. Les combustibles chimiques classiques ne suffisent ni à propulser un engin spatial ni à assurer l’alimentation en énergie à son bord. Les combustibles chimiques sont trop lourds et il faudrait en emmener beaucoup plus pour une mission complète. Il n’y a que deux sources d’électricité fiables dans l’espace: les panneaux solaires et le nucléaire. Mais pour les voyages de longue durée (sur Mars, par exemple), où l’engin se retrouve hors de portée des rayons du soleil, la technologie nucléaire offre une solution fiable.

En mission spatiale grâce à des générateurs radioactifs

Les missions spatiales utilisent des générateurs radioactifs, appelés GTR (générateurs thermoélectriques à radio-isotope). Ces générateurs fonctionnent grâce à la chaleur résultant de la désintégration de matériaux radioactifs. Ces matériaux sont composés d’éléments ou d’isotopes radioactifs instables qui rejettent leur excédent d’énergie sous la forme de radiations. L’électricité est produite à partir de la chaleur de ces radiations. L’isotope radioactif généralement utilisé pour les missions spatiales est le plutonium. Les GTR servent non seulement à alimenter en électricité les navettes spatiales (et ainsi que les équipements qu'ils transportent à bord), mais aussi les satellites, par exemple. Ils sont également utilisés pour garder les instruments au chaud, afin de garantir un bon fonctionnement dans les conditions froides et difficiles de l'espace.

Robots et satellites à l’énergie nucléaire

L’alimentation des satellites et des robots est garantie, grâce à des batteries reliées à de petites sources radioactives. Ces batteries sont très compactes et présentent une grande autonomie. Elles demandent, en outre, très peu d’entretien au fil des ans.

Le robot « Curiosity » a été lancé le 26 novembre 2011. Il a atterri sur Mars le 6 août 2012, après un voyage d’environ 600 millions de kilomètres. Depuis lors, il se déplace sur la planète rouge. La mission de ce véhicule sur Mars était censée durer deux ans, mais elle se poursuit toujours à ce jour. Tout comme « Opportunity », un autre robot actif sur Mars depuis 2004. Il est même question d’un nouveau robot, qui porterait le nom de « Curiosity 2 ».

Les robots et satellites tels que Cassini, Voyager 1 et 2, Galileo, Viking, Rover, Curiosity, …. peuvent rester opérationnels pendant des années en renvoyant des informations importantes aux chercheurs sur terre. Nous devons tout cela entièrement à l'énergie nucléaire. La mission Mars 2020 et New Horizons s'en servent également. Plus nous explorerons l'univers (càd: plus nous nous éloignons du soleil), plus nous utiliserons la technologie nucléaire, car les panneaux solaires ne peuvent plus servir à de si grandes distances du soleil.

Animation : la technologie nucleaire dans l'espace

Comment l'univers est-il né ? La technologie et la science nucléaires à la rescousse

Saviez-vous qu'il y a un belge à la base de la théorie du big bang ? Le prêtre Georges Lemaître, également professeur de physique à la KULeuven, a prédit il y a 100 ans que le cosmos provenait du big bang. Depuis, les chercheurs ont trouvé de nombreux éléments qui confirment la théorie du big bang. Dans ce domaine également, la technologie nucléaire offre des perspectives révolutionnaires.

Au CERN en Suisse (Centre Européen pour la Recherche Nucléaire), des milliers de scientifiques font des recherches sur l'origine de l'univers. Dans un tunnel souterrain de 30 kilomètres de long, les chercheurs font affronter de petites particules élémentaires (atomes et particules) à grande vitesse pour voir quelles collisions provoquent quelles réactions. De cette façon, ces physiciens nucléaires tentent de découvrir exactement comment le big bang, et la formation de l'univers, sont devenus possibles.

Leur recherche, la physique des particules, est l'une des nombreuses applications de la technologie nucléaire. Il y a quelques années, un autre compatriote, François Englert, a reçu le prix Nobel de physique pour sa contribution à la découverte de la particule Boson-Higgs. De cette manière également, la technologie nucléaire contribue aux voyages dans l'espace et à une meilleure compréhension de l'univers.

En route vers Mars

L'espace est un environnement particulièrement hostile pour l’homme. Il fait froid, il n'y a pas d'oxygène, il n'y a ni électricité, ni nourriture, ni eau. En outre, les niveaux de radioactivité (naturelle) y sont beaucoup plus élevés que sur terre, et nous devons d'abord faire suffisamment de recherches sur les effets potentiellement nocifs du rayonnement cosmique sur le corps humain. Ce n'est que lorsque nous serons certain de pouvoir suffisamment garantir leur sécurité que nous enverrons des astronautes dans l'espace pour une si longue période.

En Belgique, les chercheurs et ingénieurs de SCK●CEN sont impatients de relever ce défi. Avec d'autres instituts de recherche, des universités et des entrepreneurs belges, ce centre joue un rôle de premier plan dans la recherche visant à aider les gens rêvant d’aller vivre dans l'espace à devenir réalité.

SCK●CEN apporte une contribution importante à de nombreux programmes de recherche dans le domaine de la radiobiologie. Par exemple, les effets du rayonnement dans l'espace sur les êtres vivants, comme les astronautes, sont étudiés. Il est très important que ce rayonnement puisse être mesuré efficacement. Ainsi, les astronautes peuvent bénéficier d'une protection suffisante lors de missions spatiales de longue durée, comme c’est le cas des vols vers Mars. Un autre système indispensable pour les missions spatiales à long terme est un " cycle fermé pour le life support ", qui nécessite une régénération. Un tel système assure le recyclage de l'air, de l'eau et des déchets pour produire de l'eau potable et des aliments. Notre pays est particulièrement actif dans le programme MELiSSA, dont l'objectif est précisément le développement d'un tel cycle. Frank De Winne : "Les chercheurs et astronautes belges jouent un rôle très important dans les activités de recherche et développement (R&D) liées à la recherche spatiale. Nous devons continuer à travailler en étroite collaboration dans le domaine de la recherche spatiale, aujourd'hui et dans le futur. Nous avons fait de très bonnes choses au cours des 25 dernières années, mais il reste beaucoup à faire.”

La recherche ne s'arrête pas, l'histoire continue. Deux choses sont certaines : un jour, nous irons sur Mars (et au-delà), et la technologie nucléaire voyagera avec nous. Attachez votre ceinture !

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