La partie du système solaire contenant des planètes habitables ou potentiellement habitables, en l’état actuel des technique, est relativement réduite. Le système solaire est composé du Soleil qui représente 99,85 % de sa masse et l’alimente en énergie par fusion nucléaire de son hydrogène en hélium.
Par ordre d’éloignement croissant du Soleil, le Système solaire interne comprend quatre planètes telluriques internes, principalement composées de roches et de métaux (Mercure, Vénus, la Terre et Mars) puis une ceinture d’astéroïdes ou petits corps rocheux, dont la planète naine Cérès.
Plus loin orbitent les quatre planètes géantes du Système solaire externe : successivement deux géantes gazeuses constituées majoritairement d’hydrogène et d’hélium soit Jupiter et Saturne — qui contiennent par ailleurs la grande majorité de la masse totale en orbite autour du Soleil — et deux géantes de glaces que sont Uranus et Neptune, contenant une plus grande part de substances volatiles comme l’eau, l’ammoniac et le méthane. Tous ont une orbite proche du cercle et sont concentrés près du plan de l’écliptique, le plan de rotation de la Terre.
Ce sont les quatre planète telluriques et leurs satellites qui pourraient aujourd’hui être atteints par des missions habitées provenant de la Terre. Encore faudrait-il y aller à des coûts abordables. En dehors de la Lune aucune de ces planètes n’a bénéficié de séjours permanents. Mars est considérée comme la planète la plus favorable à de telles explorations, du fait de la proximité des conditions qui y règnent avec celle de la Terre.
Un des plus grands défis pour une mission martienne habitée est le temps de voyage. Avec les technologies actuelles de propulsion à carburant liquide, il est possible d’y parvenir en six mois minimum. Pour une mission habitée, ce temps est trop long pour le physique et le mental des astronautes concernant notamment l’exposition aux radiations) et cela interdit une exploration habitée plus lointaine dans le Système solaire.
Étant donné que l’on ne disposera pas dans un futur proche de moyens plus efficaces, il faut néanmoins trouver un moyen de réduire drastiquement le temps de trajet des astronautes vers Mars, la Planète rouge, sans pour autant alourdir le vaisseau en embarquant des dizaines de tonnes d’ergols. Pour ce faire la propulsion nucléaire est une solution très avantageuse. Elle devrait permettre d’atteindre Mars en 100 jours, voire 45 jours au lieu de 180 aujourd’hui.
Le programme Niac — Nasa Innovative Advanced Concepts – de la Nasa a été conçu à cette fin mais il en n ‘est qu’à sa première phase, à savoir recueillir les concepts et et les préciser, avant de passer à des étapes plus concrètes.
L’objectif en est de conjuguer nucléaire thermique et nucléaire électrique dans une propulsion dite NTP-NEP Ce sont les deux seuls concepts de propulsion nucléaire qui ont été étudiés jusqu’à présent. Le NTP repose sur un propulseur classique avec comme ergol de l’Hydrogène liquide (LH2), qui serait chauffé par un réacteur nucléaire embarqué. Ce chauffage fait passer l’hydrogène à l’état gazeux, Il est est canalisée avec un tuyère. La poussée générée est très efficace. Le concept a été étudié par la Nasa et l’US Air Force dès les années 1950, et par l’URSS entre 1965 et 1980.
La propulsion NEP repose sur un réacteur nucléaire alimentant en électricité un moteur ionique (propulseur à effet Hall). Cela génère un champ électromagnétique qui accélère des particules de gaz pour créer une poussée. Le gaz généralement utilisé est le Xénon.
Conjuguer ces deux propulsions pour une seule mission permet d’être plus flexible dans la poussée nécessaire. En effet, un voyage interplanétaire nécessite à la fois de grandes poussées (au départ et à l’arrivée pour le freinage) mais aussi pour des petites corrections de trajectoires. De plus, pour le confort des astronautes, la poussée ne doit pas être trop puissante. En contrepartie, elle doit pouvoir durer plus longtemps. Par exemple, un concept NEP peut maintenir la poussée pendant près de trois heures.
Retenu dans la phase I du programme Niac de la Nasa, le concept « Bimodal NTP/NEP with a Wave Rotor Topping Cycle » proposé par le professeur Ryan Goose, responsable du programme Hypersonics à l’Université de Floride, suggère l’ajout d’un compresseur à ondes de pression. Associé à un moteur NTP, le compresseur utilise la pression générée par le chauffage du gaz pour le comprimer encore plus, et ainsi augmenter davantage la poussée. Avec un moteur NEP, la poussée est aussi améliorée. Ainsi selon Ryan Goose, ajouter ce compresseur à un système bimodal alliant NTP et NEP permettra de réduire le temps de voyage vers Mars à 45 jours.
Europe Solidaire 