Moteur Vasimr

Le moteur Vasimr et l’exploration martienne


En annonçant fin janvier 2010 l’abandon du programme Constellation, le Président Barack Obama avait souligné que la Nasa devait désormais consacrer beaucoup plus de ressources au développement de nouvelles technologies, comme le moteur Vasimr, en coopérant notamment de plus près avec le secteur privé. Ce changement de cap vient briser le rêve d’un retour sur la Lune en 2020, mais ouvre la porte à l’arrivée de nouvelles technologies innovantes dans l’aérospatiale. L’une d’entre-elles est le moteur Vasimr (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket).

Schéma d'un moteur Vasimr. Sources : NASA
En 1970, Franklin Chang-Diaz, astronaute et physicien des plasmas, développe le concept d’un nouveau type de propulsion basé sur les propriétés des plasmas. Contrairement aux moteurs conventionnels de fusée qui brûlent de la poudre ou des mélanges de carburant liquide, le moteur Vasimr utilise une source électrique – solaire ou nucléaire – pour ioniser de l’hydrogène, de l’hélium ou du deutérium, ainsi portés à l’état de plasma chauffé à de très hautes températures (11 millions de degrés Celsius). Ce plasma est ensuite accéléré par un champ magnétique induit et expulsé dans des tuyères pour créer une propulsion ionique. Ce moteur a la caractéristique d’accélérer en continu. Ainsi, après une première étape de voyage vers une planète, il faudrait inverser la position des turbines afin de décélérer et de permettre au vaisseau d’être capturé par la force gravitationnelle de la planète.

Chang-Diaz a quitté la NASA en 2005 pour fonder sa propre société, Ad Astra Rocket Company (AARC), afin de développer la technologie Vasimr grâce à des financements mixtes privés et publics. Récemment, ses ingénieurs ont pu développer un prototype d’une puissance de 200 kWatts, le VX-200, testé avec succès en septembre 2009. La NASA s’est déjà montrée intéressée par ce modèle expérimental, et travaille actuellement avec l’AARC sur un modèle de moteur spatial, le VF-200, qui devrait être testé sur la station spatiale ISS en 2014. L’objectif, outre le fait de démontrer l’efficacité de la technologie Vasimr en aérospatiale, serait de donner la poussée nécessaire pour corriger l’orbite de l’ISS et éviter sa lente chute vers la Terre.

Mais l’objectif de Chang-Diaz va plus loin. Selon l’ancien astronaute, un moteur Vasimr de 200 mégawatts de puissance permettrait d’effectuer le trajet de la Terre à Mars en 39 jours, soit près de 5 fois plus vite qu’un moteur conventionnel d’engin spatial. Mis à part le gain de temps, réduire la durée du trajet permettrait de minimiser le temps d’exposition des astronautes aux radiations spatiales, dont les effets sur l’organisme sont encore mal connus en médecine.

Le pari est cependant loin d’être gagné. Certains experts restent cependant sceptiques sur l’efficacité d’un moteur Vasimr pour l’exploration du système solaire. Robert Terry, physicien des plasmas, pointe du doigt les faiblesses et pertes énergétiques du moteur Vasimr. Le président de la Mars Society, Robert Zubrin, rappelle que le générateur nucléaire nécessaire à un moteur Vasimr de 200 MWatts n’est pas encore disponible. De plus, un tel réacteur devrait peser dans les 4000 tonnes, alors que la masse totale d’un vaisseau à moteur Vasimr ne devrait pas dépasser les 600 tonnes pour atteindre Mars en moins de deux mois !

Si l’idée d’un moteur Vasimr permettant d’atteindre Mars en seulement 39 jours reste extrêmement alléchante, sa faisabilité reste encore difficile à envisager. Geoffrey Landis, chercheur à la NASA et auteur de science-fiction, reste d’ailleurs très sceptique sur l’utilité de moteurs Vasimr pour les missions habitées vers Mars. « C’est un peu exagéré  » , dit-il, se référant au développement à la fois du système de propulsion et de sa source d’énergie nucléaire. « Vous pouvez le faire avec juste une propulsion chimique  » . Chang-Diaz et l’AARC ont donc maintenant pour challenge de lui démontrer le contraire.http://rocket.itsc.uah.edu/u/cassibj/VASIMR