Des scientifiques du Rochester Institute of Technology, aux États-Unis, ont découvert un moyen ingénieux pour réaliser le rêve d’explorer un jour les éventuels mondes extrasolaires. En effet, ils ont développé une batterie nucléaire qui repose sur une technique de croissance cristalline. Il s’agit de l’épitaxie en phase vapeur aux organométalliques (EPVOM). Grâce à sa petite taille et à sa puissance élevée, cette nouvelle batterie nucléaire permettra de mener des missions spatiales de longues distances et de longues durées.
Des dispositifs d’alimentation actuels inadaptés pour des voyages lointains
L’exploration spatiale contribue à améliorer plusieurs domaines tels que la météorologie, les sciences, la santé et la communication. Ainsi, de nombreuses missions spatiales sont aujourd’hui en cours. Par exemple, des vaisseaux sophistiqués tels que les rover « Perseverance » et « Curiosity » de la NASA s’aventurent actuellement sur la planète Mars. Ces engins ultramodernes fonctionnent grâce à des générateurs thermoélectriques à radio-isotope (MMRTG). En plus d’être lourds et volumineux, ces générateurs représentent toutefois un important investissement. Un seul MMRTG coûte environ 100 millions de dollars.
Quant aux panneaux solaires, ils permettent d’alimenter en énergie les orbiteurs qui s’aventurent jusqu’à la planète Jupiter. Au-delà de Jupiter, l’ombre les empêche de fonctionner. Les vaisseaux équipés de moteurs ioniques peuvent tout de même voyager plus loin. Cependant, ces moteurs ne seront pas suffisamment puissants pour réaliser des missions vers d’éventuels mondes extrasolaires. Aujourd’hui, avec le développement d’une batterie nucléaire miniature, on peut garder l’espoir d’effectuer un jour ces voyages lointains.
Une batterie nucléaire qui utilise une cellule thermoradiative (TRC)
Cette batterie nucléaire est l’un des programmes de concepts avancés de la NASA. Elle fonctionne grâce à une cellule thermoradiative alimentée par un radio-isotope. En effet, les scientifiques s’établissent sur la technique de l’épitaxie en phase vapeur aux organométalliques. Grâce à cette technique, les éléments chimiques amenés par un vecteur gazeux sont déposés sur un substrat monocristallin. Ces éléments prennent deux formes différentes durant leur transfert, en l’occurrence, des composés organométalliques et des hydrures.
La désintégration radioactive du radio-isotope produit de la chaleur qui chauffe la cellule thermoradiative (TRC). Grâce à ses températures élevées, la TRC peut produire de la lumière interceptée par une cellule photovoltaïque qui, à son tour, génèrera de l’énergie électrique. Il convient de noter que la technologie EPVOM est déjà exploitée par l’industrie, notamment par les fabricants des LED et des semi-conducteurs.
Une batterie moins volumineuse pour alimenter les satellites
La conception de cette batterie nucléaire innovante optimisera les voyages des engins spatiaux plus petits et plus légers dans l’espace. Ce nouveau dispositif pourra surtout être installé sur des nanosatellites cubiques ou CubeSats pesant quelques kilos seulement. Il est d’ailleurs apprécié pour sa grande efficacité, puisqu’il augmentera la puissance spécifique jusqu’à 30 W/kg. Cette puissance s’établit approximativement à 3 W/kg avec les dispositifs d’alimentation énergétique actuels. De plus, les TRC occupent un volume de 0,2 l seulement, contre 212 l avec les dispositifs actuels.
Compte tenu des nombreux avantages apportés par cette nouvelle batterie nucléaire fondée sur la technologie EPVOM, les futurs vaisseaux spatiaux et satellites devront l’adopter. Ces engins pourront ainsi se passer des batteries MMRTG lourdes et coûteuses, ainsi que des panneaux solaires encombrants. Grâce à cette innovation, l’exploration spatiale au-delà du Système Solaire sera possible. Si ce projet se poursuit bien, cette batterie nucléaire sera utilisée pour la première fois sur des nanosatellites qui réaliseront des missions vers la planète Uranus.