Projet Prometheus

La sonde spatiale Jupiter Icy Moons Orbiter , équipée d'un lecteur ionique et d'un réacteur nucléaire, devait être réalisée dans le cadre du projet. Cela n'a pas été réalisé.

Le projet Prometheus était un programme de la NASA sur l'utilisation de l'énergie nucléaire pour les voyages spatiaux interplanétaires , qui a été réalisé en 2002 et mené jusqu'en septembre 2005 . Le but de ce projet était la poursuite du développement des générateurs de radio-isotopes existants (RTG) ainsi que le développement d'un réacteur nucléaire à utiliser dans les sondes spatiales interplanétaires . La recherche sur les technologies améliorées de conversion d'énergie était associée à cela. L'utilisation de l'énergie nucléaire dans les entraînements électriques était le troisième domaine de ce programme. La NASA a coopéré avec le Département américain de l'énergie sur les parties nucléaires du programme , en particulier avec l' Office of Naval Reactors .

financement

Au cours de l'année budgétaire 2005 (commençant le 1er octobre de l'année précédente), le projet Prometheus disposait d'un budget de 270,3 millions de dollars. Pour l'exercice 2006, le budget a été réduit à 75,7 millions de dollars. La raison en était la délocalisation vers d'autres programmes, surtout pour le développement du vaisseau spatial Orion . De 2007 à 2011, des montants annuels compris entre 9,5 millions de dollars et 9,9 millions de dollars sont prévus. En 2006, le programme de recherche nucléaire de la NASA doit être revu pour déterminer comment et quand de nouveaux programmes ou projets pourraient être lancés.

objectifs

Dans le cadre du programme, des batteries de radionucléides (RTG) plus efficaces avec une puissance électrique d'environ 120 W, mieux adaptées aux différentes exigences de la mission, doivent être développées. Les composants de conversion d'énergie thermoélectrique doivent être améliorés et de nouvelles technologies telles que la conversion d'énergie thermovoltaïque ou dynamique ( Stirling ) doivent être développées. Au début du projet en 2003, le ministère américain de l'Énergie prévoyait d'acheter jusqu'à 30 kg de plutonium-238 à la Russie, qui était également censée examiner la possibilité de produire du plutonium-238 aux États-Unis. Selon ces plans, ces nouveaux RTG devraient être prêts en 2008. Les missions Mars Science Laboratory , Mars Scout 2 ou New Frontiers peuvent être considérées comme des premières missions .

Le cahier des charges du réacteur nucléaire projeté allait de quelques dizaines de kW à quelques centaines de kW de puissance électrique. Les convertisseurs Brayton, les convertisseurs Rankine et les procédés thermoélectriques devraient être développés en tant que technologies de conversion d'énergie . Une autre partie du projet Prometheus est le développement d'entraînements électriques qui devraient avoir une puissance de 20 à 50 kW et jusqu'à 250 kW. Le premier réacteur nucléaire, destiné à la mission JIMO (Prometheus 1), annulée à l'automne 2005 , devait être développé par le Laboratoire d'énergie atomique de Bettis .

À la mi-2005, on a appris que l'administration Bush prévoyait de reprendre la production de plutonium 238. «La vraie raison pour laquelle nous commençons la production est pour la sécurité nationale», a déclaré Timothy A. Frazier du département américain de l'énergie . Le plutonium 238 est utilisé comme combustible dans les batteries des systèmes spatiaux ( voir arme spatiale ).

Les premiers préparatifs pour la production de plutonium-238 ont commencé en 2013 au Oak Ridge National Laboratory (ORNL). En 2015, l'ORNL a signalé le succès de la production de 50 grammes de plutonium-238. Cet échantillon a été utilisé pour démontrer et tester le processus de fabrication. Après avoir analysé cet échantillon au laboratoire national de Los Alamos , le matériel a été libéré pour des missions spatiales. Dans un premier temps, 300 à 400 grammes de plutonium-238 pouvaient être produits par an. Grâce aux processus d'expansion et d'automatisation, la production pourrait être portée à 1,5 kg par an.

la revue

Le satellite américain Snapshot (SNAP-10A), lancé en 1965, était équipé d'un réacteur nucléaire expérimental, tout comme les satellites militaires soviétiques RORSAT des années 70 et 80. À la fin des années 1980, deux satellites russes (Kosmos 1818 et 1867) étaient équipés de réacteurs de type TOPAZ qui, d'une masse de 320 kg, délivraient 5 à 10 kW de puissance électrique et contenaient 12 kg d' uranium 235 . Le réacteur américain de type SP-100 (Space Power 100) aurait pu atteindre une puissance électrique allant jusqu'à 100 kW avec un poids de 5422 kg avec un blindage adéquat (à titre de comparaison: les trois RTG de la sonde spatiale Cassini atteignaient 888 W à 168 kg, le poids de lancement de la sonde était de 5712 kg, un Delta IV Heavy peut transporter jusqu'à 8 t de charge utile en mission interplanétaire).

Depuis les années 60, des projets répétés traitent de l'énergie nucléaire dans l'espace et des moteurs thermo-nucléaires . Aux États-Unis, par exemple, il s'agissait du projet NERVA , qui a été annulé en 1972, du réacteur Clinch River (projet abandonné en 1982), du programme de plusieurs mégawatts lancé dans le cadre de SDI en 1985 avec le projet Timberwind résultant et les plans dans l'Initiative d'exploration spatiale au début des années 1990. En URSS, des réacteurs nucléaires comme BOUK ou TOPAZ ainsi que des entraînements nucléaires thermiques ont été développés depuis les années 1950.

( voir aussi: réacteur nucléaire à gaz )

perspectives

Malgré le faible budget du projet Prometheus jusqu'en 2011, le développement de systèmes nucléaires pour les futures missions spatiales de la NASA fait toujours partie de la planification stratégique:

Les systèmes de propulsion thermique nucléaire offrent une approche technologique prometteuse pour fournir une étape de départ à haute poussée et à haut rendement pour transporter les astronautes vers de futures destinations tout en réduisant la masse des engins spatiaux.

«Les systèmes de propulsion thermonucléaire offrent une approche technologique prometteuse pour fournir une étape de lancement hautement accélérée et hautement efficace pour le transport des astronautes vers de futures destinations tout en réduisant la masse des engins spatiaux.

Les systèmes nucléaires joueront probablement un rôle important dans les capacités des systèmes électriques au-delà de 2016. Le déploiement et l'utilisation de systèmes nucléaires sur la Lune pourraient directement permettre l'exploration scientifique et humaine de la Lune et la compréhension opérationnelle des exigences de ces systèmes pour une éventuelle exploration sur Mars.

En ce qui concerne l'avenir du programme Prometheus, le directeur de la NASA, Griffin, a écrit en novembre 2005: (...) les systèmes nucléaires de surface pour supporter d'éventuels séjours de longue durée sur la Lune ne seront pas nécessaires avant 2018. La propulsion nucléaire ne sera pas nécessaire avant la planification des missions sur Mars commence sérieusement. (...) La NASA maintiendra un faible niveau de financement pour les questions clés et hautement prioritaires de R&T du système nucléaire, avec des plans à plus long terme pour augmenter le financement à l'avenir, à mesure que le besoin d'applications lunaires et martiennes de longue durée approche .

À partir de l'année budgétaire 2007, le projet Prometheus Nuclear Systems & Technology fera partie du programme de recherche et de technologie des systèmes d'exploration de la Direction de la mission des systèmes d'exploration (ESMD) .

Littérature

  • Rapport final de la NASA: Randall Taylor: PROJET PROMETHEUS - Rapport final . Ed.: NASA - Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology. Pasadena, Californie, 1er octobre 2005 ( everyspec.com [PDF] Anglais: PROMETHEUS PROJECT - Final Report .).

liens web

Preuve individuelle

  1. ^ Randall Taylor: PROJET PROMETHEUS - Rapport final . Ed.: NASA - Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology. Pasadena, Californie, 1er octobre 2005 ( everyspec.com [PDF] Anglais: PROJET PROMETHEUS - Rapport final .).
  2. ^ A b Newhouse, Alan: Projet Prometheus, le programme de systèmes nucléaires. Révolutionner l'exploration du système solaire. Présentation aux sous-comités sur la structure et l'évolution des univers et origines le 24 octobre 2003. 21 août 2006.
  3. ^ Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace: Demande de budget de l'exercice 2007 du président. Recherche et technologie des systèmes d'exploration, SAE ESMD 3-4 (p. 236). (PDF; 5,3 Mo) 22 août 2006.
  4. ↑ Les États-Unis prévoient de reprendre la production de plutonium (NYT, 27 juin 2005) .
  5. ^ Les États-Unis produisent à nouveau du carburant pour les missions dans l'espace lointain . Dans: Space.com . ( space.com [consulté le 21 juin 2017]).
  6. ↑ ORNL franchit une étape importante avec un échantillon de plutonium-238 | ORNL. Consulté le 21 juin 2017 .
  7. ↑ djysrv: la NASA redémarre la production du PU-238 sur deux sites. Dans: octets de neutrons. 5 mars 2017. Récupéré le 21 juin 2017 .
  8. ↑ ORNL franchit une étape importante avec un échantillon de plutonium-238 | ORNL. Consulté le 21 juin 2017 .
  9. ↑ Bernd Leitenberger: Les éléments radio-isotopiques à bord des sondes spatiales. 21 août 2006.
  10. ↑ Butler, Amy: LA 'FLIRTATION' DE DOD AVEC LES SATELLITES NUCLÉAIRES SE FIN, DIT UN ANALYSTE. 23 août 2006.
  11. ^ Pike, John: Initiative de défense stratégique. 26 août 2006.
  12. ^ Institut de physique et de génie électrique (IPPE): Réacteurs nucléaires à haute température pour les applications spatiales. ( Souvenir du 30 août 2006 dans les archives Internet ) 27 août 2006.
  13. ↑ National Aeronautics and Space Administration: 2006 NASA Strategic Plan, p. 38 (PDF; 1,5 Mo) 25 août 2006.
  14. ^ Griffin, Michael D.: Déclaration de Michael D. Griffin, Administrateur National Aeronautics and Space Administration, devant le Comité des Sciences de la Chambre des Représentants. (P. 4) ( Souvenir du 30 septembre 2006 dans les archives Internet ) 26 août 2006.