Une énergie fiable repousse les limites de l'espace

La conservation de l'énergie dans l'espace par les véhicules d'exploration est une composante essentielle du succès de leur mission. L'énergie solaire est très faible dans l'espace lointain, particulièrement au-delà de l'orbite de Jupiter. Même autour de Mars, la longueur des nuits et les tempêtes de sable empêchent un approvisionnement énergétique stable.

Les générateurs radioisotopiques (RPS, pour radioisotope power system) utilisent la technologie nucléaire pour transformer la chaleur en électricité et approvisionner les véhicules spatiaux et leurs instruments en énergie. La chaleur est produite par la désintégration radioactive naturelle du plutonium 238. Les générateurs radioisotopiques ravitaillent les missions de la NASA (National Aeronautics and Space Administration) depuis plus de cinquante ans. Le projet SPACE TRIPS («Space thermoacoustic radio-isotopic power system»), financé par l'UE, a été lancé pour fournir à l'Europe, une technologie compétitive de générateurs radioisotopiques.

Les partenaires du projet ont axé leurs recherches sur l'augmentation du niveau de maturité technologique de la génération d'électricité par combinaison de la thermoacoustique (TAc) et de la magnétohydrodynamique (MHD). Contrairement à la technologie Stirling classique développé aux États- Unis qui exploite le déplacement de pistons, la génération d'électricité par la technologie TAc-MHD n'utilise aucune pièce mobile. L'énergie thermique générée par la désintégration du radio-isotope est transformée en énergie mécanique sous forme de vibrations. Les vibrations mécaniques entraînent alors le mouvement d'un métal liquide en présence d'un aimant qui induira lui-même un flux de courant et donc de l'électricité.

Le projet SPACE TRIPS rassemble des spécialistes tant des systèmes thermoacoustiques que magnétohydrodynamiques, deux domaines bien avancés en Europe mais qui n'avaient jamais été réunis. La simulation informatique a permis de définir les spécifications du système, pris individuellement puis connecté. La première partie du projet doit ainsi confirmer la faisabilité du couplage en tant que tel car celui-ci n'a encore jamais été réalisé. La deuxième partie devra déterminer la faisabilité de son utilisation dans l'espace, l'équipe travaille donc également sur les besoins spécifiques d'un générateur électrique dans l'espace.

Dans les prochains mois, la conception sera optimisée et le premier prototype construit. Les chercheurs testeront ce démonstrateur afin de confirmer pour la première fois, la faisabilité de la production d'électricité à partir d'un générateur TAc-MHD couplé sans pièces mobiles. Cette étape est fondamentale, non seulement pour l'indépendance des missions spatiales européennes mais aussi pour, dans d'autres domaines, convertir l'énergie thermique de sources comme la géothermie ou la chaleur résiduelle en électricité, le tout de manière efficace et rentable.