| |
|
|
|
| |
.: Connaissances :.
|
|
| |
|
|
| |
|
|
| |
|
|
|
| |
.: Sphères :.
|
|
| |
|
|
| |
|
|
|
|
 |
|
 |
| |
Technologies annexes
RORSATs (Radar-equiped Ocean Reconnaissance
Satellite)
Il s’agit d’un
programme de satellites-espions lancé par les
Soviétiques entre 1967 et 1988 pour surveiller les navires
de l’OTAN et le trafic naval en
général. Mais pour alimenter suffisamment en
énergie le radar haute-définition, les RTG ne
suffisaient plus, le RVSN a choisi d’utiliser des
réacteurs nucléaires à fission ! En
effet, la technologie des réacteurs choisis était
parfaitement maîtrisée, et le RVSN disposait de
stocks colossaux d’Uranium 235… Et le PTBT
n’était pas violé. Enfin, les risques
d’accidents nucléaires n’effrayaient pas
les Soviétiques !
Le seul problème
était que chaque réacteur transportait 31kg
d’uranium hautement enrichi, ce qui n’a plus rien
à voir avec le kilo de plutonium d’un RTG. Et
comme ces satellites étaient destinés
à la surveillance du sol, leurs orbites étaient
basses, et donc avec le frottement naturel ils rentraient dans
l’atmosphère en quelques semaines, gros
problème… La solution retenue par les
ingénieurs soviétiques pour éviter la
chute du matériel radioactif a tout simplement
été d’adjoindre un module au satellite
qui éjecte le cœur du réacteur en haute
orbite à la fin de la mission !
En théorie,
l’idée était séduisante.
Plusieurs dizaines de RORSATs ont fonctionné parfaitement,
mais des accidents n’ont pas pu être
évités. En 1973, un lancement se passe mal, et un
réacteur coule dans le Pacifique Nord. Le plus grave
survient le 24 janvier 1978. Le booster d’éjection
du réacteur du RORSAT Cosmos 954 explose, et le
réacteur n’atteint pas l’orbite de
sécurité. Il brûle dans
l’atmosphère et traverse la moitié du
Canada, polluant 120000km2 de foret avec de l’uranium et des
matériaux nucléaires divers.
Néanmoins, les lancements continuent, ordonnés
par Brejnev.
Aujourd’hui un
problème bien plus grave a été
détecté. L’orbite haute sur laquelle
les réacteurs ont été
éjectés n’est pas une orbite de
sécurité : dans 600 ans, ils pourraient retomber
sur terre, et cela représente 940kg d’uranium
hautement enrichi.
SNAP 10-A
Lancé le 3 avril 1965, SNAP-10A
fut le
seul module spatial alimenté par un réacteur
à
fission nucléaire jamais envoyé dans l'espace par
la
NASA. Le réacteur contient 4,75 kg d'Uranium-235
mélangé à un hybride de Zirconium qui
sert de
modérateur, réparti en 37 tubes d'alliage de
nickel
résistant à la chaleur. Le fluide caloporteur est
du NaK
(Sodium-Potassium) qui circule grâce à une pompe
magnétique. Un réflecteur en Béryllium
épais de 63 mm entoure le réacteur et
réfléchit les neutrons; si quatre de ses
ouvertures sont
découvertes, les neutrons s'échappent,
ralentissant puis
stoppant la réaction nucléaire.
La sonde maintint une orbite basse durant
43
jours, tandis que sa source d'énergie nucléaire
électrique produisait une puissance supérieure
600 W
grâce à un système de conversion
thermoélectrique. Un régulateur de tension de la
sonde,
qui n'avait rien à voir avec le réacteur, connut
une
avarie, causant l'éjection du coeur du réacteur
qui est
encore aujourd'hui en orbite haute autour de la Terre.
HPS (Heatpipe Power System)
En développement depuis 1994
à Los
Alamos National Laboratory comme système robuste
à risque
technique faible qui se veut sûr et hautement fiable, les HPS
sont des réacteurs compacts et rapides qui produisent
jusqu'à 100 kWe durant environ 10 ans: ils servent
à
alimenter une sonde ou un véhicule de surface.Pour
transférer l'énergie du coeur du
réacteur jusqu'au
système de conversion en électricité
basé
sur les cycles de Stirling ou de Brayton, on passe par des "heatpipe"
qui sont remplis de vapeur de Sodium et reçoivent la chaleur
des
barreaux de combustible: ils circulent d'abord jusqu'aux
échangeurs de chaleur, puis dans un gaz chaud,
composé de
72% d'Hélium et de 28% de Xénon, jusqu'au
système
de conversion d'énergie.
Le réacteur lui-même
comprend un
certain nombre d'unité "heatpipe" accompagnées de
combustible. Chaque module est constitué d'un "heatpipe"
central
entouré de barreaux de combustible contenant de l'Uranium
enrichi à 97% recouverts de Rhénium du
même
diamètre. L'ensemble des module forme un noyau hexagonal
compact.
Les barres de contrôle au nombre
de 6 sont
en acier inoxydable recouvert de Béryllium, d'un
diamètre
de 11 à 13 cm, du carbure de Bore formant un arc de
120°
autour de chacun. Les barres sont insérées dans
les six
sections du réflecteur à neutrons en
Béryllium qui
entoure le coeur et effectuent des rotations pour assurer le
contrôle, plaçant le carbure de Bore à
l'intérieur ou à l'extérieur.
Le bouclier qui est ajouté au
réacteur dépend du type de mission ou
d'application, mais
un hybride de Lithium placé dans des conteneurs en acier
inoxydable représente le meilleur bouclier anti-neutron.
Le but du projet HPS est la conception d'un
système basé sur la fission qui puisse
être
envoyé dans l'espace, et qui peut être
développé relativement rapidement tout en restant
abordable.
Dans ce cadre, les réacteurs
SAFE (Safe
Affordable Fission Engine) sont des réacteurs HPS
conçu
pour produire de l'électricité dans l'espace. Le
SAFE-400
est un réacteur qui produit 400 kW thermiques convertis en
100
kW électriques qui pourraient être
utilisés pour
des missions utilisant 2 systèmes de Brayton. Il contient
127
modules au Molybdène (ou de Niobium combiné
à 1%
de Zirconium) identiques. Un "heatpipe" au Molybdène/Sodium
de
longueur totale 145 cm se trouve au centre de chaque module,
entouré de 3 tubes de Molybdène contenant chacun
des
barreaux de combustible de nitrate d'Uranium enserré de
Rhénium de 1 cm de diamètre dans un barreau de 70
cm de
long rempli de combustible sur 56 cm: les "heatpipes"
dépassent
de 75 cm du coeur hexagonal d'un diamètre de 25 cm, distance
au
bout de laquelle ils sont couplés avec les
échangeurs
thermiques pesant chacun 72 kg. Le coeur entouré du
réflecteur mesure 51 cm de diamètre, et sa masse
est de
512 kg.
Une plus petite version de ce type de
réacteur et l'HOMER-15 (Heatpipe-Operated Mars Exploratoin
Reactor): il s'agit d'une unité produisant 15 kW thermiques
similaire au SAFE qui mesure 2,4 m de haut en comptant
l'échangeur thermique et le moteur de Stirling de 3 kW
électriques. Il fonctionne à seulement
600°C, ce qui
permet d'utiliser de l'acier inoxydable pour les capsules de
combustible et les "heatpipes" de 1,6 cm de diamètre. Il
comporte 19 modules de "heatpipes" au Sodium avec chacun 102 barreaux
de combustible qui leur sont liés à raison de 4
ou 6 par
tuyau, pour une masse totale de 72 kg de combustible. Les "heatpipes"
mesurent 106 cm de long pour une hauteur de combustible de 36 cm. Le
coeur est hexagonal, de 18 cm de diamètre, avec 6 barreaux
de
d'oxyde de Béryllium dans ses coins. La masse totale du
réacteur est de 214 kg pour un diamètre de 41 cm.
Daedalus
Les grandes lignes : Le
projet Daedalus fut mené par
un groupe d'une douzaine de scientifiques et ingénieurs de
la British Interplanetary Society entre 1973 et 1978. Il s'agit de
construire le premier vaisseau inhabité qui s'aventurerait
jusqu'à une de nos proches voisines stellaires.
Les lignes directrices adoptées
dans la conception étaient: utiliser une technologie
actuelle ou développée dans un futur proche;
être capable d'atteindre son but durant une vie d'homme;
être sufisamment flexible dans son dessin pour pouvoir
être envoyé en direction d'étoiles
cibles variées. Cela permettait d'assurer que le vaisseau
soit pratique, que ceux qui travaillaient sur le projet voient la
mission parvenir à terme, que le vaisseau n'avait pas un but
unique mais que l'on pouvait réutiliser les mêmes
plans.
La cible choisie fut l'Etoile de Barnard,
une naine rouge distante de 5,9 années-lumières
du Soleil: il y avait des indices qui laissaient penser qu'au moins une
planète serait en orbite autour de l'étoile
à l'apoque, ce qui a depuis été
invalidé. Si la mission était reconduite de nos
jours, la cible serait plutôt Alpha du Centaure, un
système plus proche.
Malgré une vitesse de
croisière atteignant 48 000 km/s, le voyage durerait une
quarantaine d'années pour un survol de 70 h,
durée pendant laquelle tous les instruments de mesure
seraient à l'affût.
Conception:
Les ingénieurs
décidèrent d'une propulsion nucléaire
pulsée, principe déjà
investigué pour le projet Orion. Cependant, le vaisseu
serait cette fois propulsé par la fusion,
précisément de la fusion par confinement inertiel
qui est une technique très efficace. De petites billes
renfermant un mélange de deutérium et
hélium3 seraient bombardées, une par une, dans la
chambre de combustion du vaisseau par des faisceaux
d'électrons et exploseraient comme une bombe
thermonucléaire miniature. Un champ magnétique
puissant confinerait les explosions tout en les dirigeant, ce qui
aurait pour conséquence la création d'un plasma
à grande vitesse éjecté à
l'arrière du vaisseau et responsable de sa
poussée. En faisant exploser 250 billes à la
seconde et en utilisant une approche à deux
étages, on atteindrait la vitesse de croisière de
16% de la vitesse de la lumière après une phase
d'accélération de 4 ans.
Les moteurs seraient situés
à l'arrière tandis que la
nécessité de larguer les imposants
réservoirs de carburant pour gagner en performance
réclame de les disposer circulairement en
périphérie. Dans la cavité
laissée inoccupée entre les
réservoirs, on placerait les installations de maintenance,
comprenant des parties du système
dédié à fournir l'énergie
de manière auxiliaire, accompagné de
réservoirs de carburant auxiliaires. Les charges utiles
seraient situées juste derrière le bouclier
d'érosion en Béryllium (matériau
léger qui possède la chaleur latente de
vaporisation la plus élevée, idéal
pour faire face aux impacts mineurs) d'un diamètre suffisant
pour protéger le deuxième étage et
pesant 50 t, placé en tête du vaisseau: on y
trouverait des rangées de sondes jetables, de
télescopes, de robots et d'ordinateurs. L'ordinateur
central, doté d'une intelligence artificielle suffisante
pour être à même de prendre les bonnes
décisions compte tenu des longs temps de communication avec
la Terre, servirait de navigateur, commanderait
l'intégralité du vaisseau, gérant
également les observations scientifiques et les
réparations effectuéespar les robots
télécommandés; il relacherait les
sondes jetables qui renverraient des données scientifiques
qui seraient analysées à bord: toutes les
données rassemblées par le vaisseau seraient
pré traitées par l'ordinateur central et des
résultats affinés seraient retransmis sur Terre
(images, vidéos, données concernant
l'étoile, les planêtes et leurs satellites, les
champs magnétiques et autres)
Le vaisseau pesant quelques 54 000 t
(presque 20 fois le poids d'une seule Saturne V) transporterait
à son bord presque 450 t d'équipement
automatisé.
|
|
|
|
|
|
|
|
