Le dispositif de configuration inversée de Princeton Field, le PFRC-2, au Princeton Plasma Physics Laboratory dans le New Jersey.
(Image: © Elle Starkman / Bureau des communications PPPL)
Les vaisseaux spatiaux à fusion ne sont peut-être pas juste un rêve de science-fiction pour beaucoup plus longtemps.
le Direct Fusion Drive (DFD) pourrait prendre son envol pour la première fois en 2028, si tout se passe comme prévu, ont déclaré les développeurs du concept.
Ce serait une grande nouvelle pour les fans de l'espace; le DFD de la taille d'une mini-fourgonnette pourrait obtenir un poids de 22 000 livres. (10 000 kilogrammes) vaisseau spatial robotisé à Saturne en seulement deux ans, ou jusqu'à Pluton dans les cinq ans suivant le lancement, ont déclaré les membres de l'équipe du projet. (Pour la perspective: la mission Cassini de la NASA a atteint Saturne en 6,75 ans, et il a fallu 9,5 ans à la sonde New Horizons de l'agence pour se rendre à Pluton.)
Et le moteur se double d'une puissante source d'énergie, ce qui signifie que la technologie pourrait avoir un large éventail d'applications hors terre.
Par exemple, le DFD pourrait aider à alimenter la station spatiale planifiée sur orbite lunaire de la NASA, connue sous le nom de la passerelle, ainsi que des bases sur la Lune et Mars, Stephanie Thomas, membre de l'équipe de projet, vice-présidente de Princeton Satellite Systems à Plainsboro, New Jersey, a déclaré à la fin du mois dernier lors d'une présentation avec le groupe de travail Future In-Space Operations de la NASA.
Le DFD est une variante de la Princeton Field-Reversed Configuration (PFRC), un concept de réacteur à fusion inventé au début des années 2000 par Samuel Cohen du Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL). Le DFD est essentiellement un réacteur PFRC avec une extrémité ouverte, à travers laquelle les gaz d'échappement s'écoulent pour générer une poussée, a expliqué Thomas.
L'intérieur du DFD comportera un plasma chaud magnétiquement contenu hélium-3 et le deutérium, un type spécial d'hydrogène "lourd" qui a un neutron dans son noyau (par opposition à l'hydrogène "normal", qui n'a pas de neutrons). Les atomes de ces éléments vont fusionner dans ce plasma, générant beaucoup d'énergie - et très peu de rayonnement dangereux, a déclaré Thomas.
Le plasma de fusion chauffe un propulseur frais s'écoulant à l'extérieur de la zone de confinement. Ce propulseur est dirigé vers une buse à l'arrière du moteur, produisant une poussée.
Toute cette chaleur se traduit par beaucoup de puissance - probablement entre 1 et 10 mégawatts, a déclaré Thomas. Le DFD exploitera cette puissance en utilisant un moteur à «cycle de Brayton» pour convertir une grande partie de la chaleur en électricité.
Cela signifie qu'une mission DFD serait en mesure de faire beaucoup de travail scientifique après avoir atteint sa destination. Par exemple, un orbiteur Pluton équipé d'une fusion pourrait transmettre de l'énergie à un atterrisseur à la surface de la planète naine et renvoyer également des vidéos haute définition sur Terre, a déclaré Thomas.
La fusion nucléaire est légitimement difficile à exploiter; personne n'a encore réussi à démontrer un réacteur de fusion à grande échelle et commercialement viable. (Comme le dit la vieille blague, "La fusion est la source d'énergie du futur, et le sera toujours.") Mais Thomas et son équipe pensent que leur concept a de très réelles chances de succès.
"Le DFD est différent des autres concepts de réacteur à fusion", a-t-elle déclaré, citant la petite taille du concept, son fonctionnement propre, ses faibles rayonnements et sa méthode unique de chauffage par plasma (qui utilise une antenne à ondes radio).
L'équipe DFD a récemment obtenu du financement de divers organismes pour continuer à développer le concept. Par exemple, les travaux de 2016 à 2019 ont été aidés par deux cycles de financement du programme Innovative Advanced Concepts de la NASA, qui vise à favoriser le développement de technologie de vol spatial potentiellement révolutionnaire.
Et DFD a reçu un prix Agence de Projets de Recherche Avancée-Énergie (ARPA-E) cette année, qui financera le développement de l'année prochaine.
L'équipe a déjà démontré certains concepts de base avec l'expérience PFRC-1, qui s'est déroulée à PPPL de 2008 à 2011, et PFRC-2, qui fonctionne maintenant. Les chercheurs n'ont pas encore atteint la fusion, mais ils espèrent le faire avec PFRC-4 au milieu des années 2020.
Un prototype de vol suivrait peu après. Une véritable mission pourrait venir dans la foulée d'un vol de démonstration réussi - peut-être dès 2028, a déclaré Thomas.
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Le livre de Mike Wall sur la recherche de la vie extraterrestre, "Là-bas"(Grand Central Publishing, 2018; illustré par Karl Tate), est sorti maintenant. Suivez-le sur Twitter @michaeldwall. Suivez-nous sur Twitter @Spacedotcom ou Facebook.
