Propulsion nucléaire (astronautique) 1211347 31146504 2008-06-30T07:32:46Z Loveless 41312 robot Ajoute: [[pt:Propulsão nuclear]]; changement de type cosmétique :''Cet article traite de [[propulsion spatiale]], pour les systèmes de propulsion nucléaire terrestres ou maritimes, voir [[Moteur atomique]].'' La '''propulsion nucléaire''' est la technique d'utilisation de l'[[énergie nucléaire]] pour obtenir une [[propulsion spatiale]] plus puissante ou plus efficace. == Avantages == La densité énergétique des réactions nucléaires (fission, fusion, annihilation matière-antimatière) est 10<sup>7</sup> à 10<sup>9</sup> supérieure à celle des réactions chimiques. Cela permet d'envisager d'énormes améliorations de l'[[impulsion spécifique]] des systèmes de propulsion. En effet, l'<math>I_{sp}</math> idéale peut être exprimée en fonction de cette densité: <math>I_{sp} = 144,22 \sqrt E</math> où l'impulsion est en secondes et la densité <math>E</math> en [[Joule|kJ]]/g. Cependant, il y a d'innombrables difficultés techniques dans le couplage efficace de l'énergie nucléaire avec le fluide propulsif éjecté par le moteur du vaisseau spatial. Par exemple, une fusée chimique propulsée par un moteur [[RL-10]] fonctionnant au mélange [[LOX]]/[[LH2 (astronautique)|LH2]] récupère en énergie cinétique plus de 80% de l'énergie idéale de la réaction chimique entre les ergols. Aucun concept de propulsion nucléaire n'atteint cette efficacité. De plus, dans le cas de la propulsion nucléaire thermique (NTP) ou électrique (NEP), la densité énergétique globale (énergie rapportée à la masse de tout ce qui est éjecté) est très loin de l'idéal car cette énergie sert à chauffer ou accélérer une grande quantité de fluide. Par contre, ce défaut ne s'applique pas aux concepts de propulsion n'éjectant que les produits de la réaction nucléaire en jeu. == Classification == {|border="0" |width="250" valign="top"|'''[[Propulsion nucléaire thermique]]''' (NTP) |l'énergie dégagée par un réacteur à fission nucléaire chauffe un fluide propulsif (généralement du [[LH2 (astronautique)|LH2]]) éjecté par une tuyère |- |valign="top"|'''[[Propulsion radioisotopique]]''' |même principe que la propulsion nucléaire thermique, sauf que la source de chaleur n'est pas une [[réaction en chaîne|réaction de fission en chaîne]], mais la désintégration spontanée d'un isotope radioactif |- |valign="top"|'''[[Propulsion par fragments de fission]]''' |exploite directement la vitesse des noyaux issus de la fission nucléaire |- |valign="top"|'''[[Propulsion nucléaire pulsée]]''' |la poussée est obtenue par le souffle d'explosions séquentielles de charges à fission ou fusion, le format de ces charges élémentaires va de la bombe atomique jusqu'à la pastille fusionnée par confinement inertiel |- |valign="top"|'''[[Propulsion thermonucléaire]]''' |éjecte les produits d'une réaction de fusion continue par une tuyère magnétique |- |valign="top"|'''[[Propulsion antimatière]]''' |les concepts précédents peuvent faire intervenir d'infimes quantités d'antimatière comme catalyseur, la propulsion antimatière l'utilise comme source primaire d'énergie |} == Variations == === Propulsion nucléaire électrique === Le domaine de la propulsion nucléaire électrique (NEP), dans lequel un réacteur nucléaire ne sert que de source d'énergie pour alimenter des propulseurs ioniques, ne relève techniquement que de la [[propulsion électrique (spatial)|propulsion électrique]]. [[Image:Bimodal NTR NEP propulsion (fr).png|350px|right]] Néanmoins, certains concepts de véhicule utilisent une '''propulsion bimodale''': les manœuvres dans les forts champs de gravité (à proximité des planètes) requérant un [[rapport poids/poussée]] important se font à l'aide d'une propulsion nucléaire thermique. Sorti du puits de gravité, dans les transits interplanétaires, le réacteur nucléaire fonctionne à un régime plus faible, en cycle fermé avec radiateur et turbine produisant la puissance destinée au fonctionnement d'un propulseur électrique de meilleure <math>I_{sp}</math>. Ce type d'hybridation peut combiner toute sortes de propulsions nucléaires et électriques. L'approche la plus commune et d'apparier un réacteur à cœur solide de type [[NERVA]] avec une propulsion ionique. Le gain apporté dépend fortement de la nature de la mission du véhicule car il est basé sur un compromis entre la forte poussée&nbsp;/ faible impulsion du mode NTP (rapport T/W > 0,1 et <math>I_{sp}</math> ≈ 900&nbsp;s) et la faible poussée&nbsp;/ forte impulsion du mode NEP (T/W < 10<sup>-3</sup>, <math>I_{sp}</math> de 2000 à 5000&nbsp;s). {{clr}} === Augmentation LOX === {|border="0" align="left" |[[Image:LANTR (fr).png|350px|center]] |- | {|class="wikitable" align="center" !Mode!!O/F !I<sub>sp</sub>!!Poussée!!Puissance<ref>donnée par la fromule <math>P = T \cdot I_{sp} \cdot g / 2</math></ref> |- ||NTR, H<sub>2</sub> pur |align="center"|0 |align="right"|940 s |align="right"|67 kN |align="right"|308 MW |- ||augmentation LOX |align="center"|3 |align="right"|647 s |align="right"|184 kN |align="right"|582 MW |} |} Un moyen d'augmenter encore la poussée d'un moteur nucléaire est de procéder à une sorte de « [[postcombustion]] » par injection d'oxygène dans la tuyère. L'application la plus connue est le '''LANTR''' (''LOX Augmented Nuclear Thermal Rocket'') imaginée par S. Borowski et utilisant de l'oxygène produit sur la Lune (LUNOX). Cette poussée supplémentaire se fait au détriment de l'impulsion spécifique. L'avantage évident de cette capacité à faire varier la poussée est de pouvoir conjuguer le rapport poids/poussée et l'impulsion spécifique de façon optimale en fonction des phases de la mission du véhicule (notamment décollage lunaire, injection ou éjection de l'orbite terrestre). {{clr}} <references/> {{portail astronautique}} [[Catégorie:Propulsion nucléaire (astronautique)|*]] [[de:Kernenergieantrieb]] [[en:Nuclear propulsion]] [[es:Propulsión nuclear]] [[ja:原子力推進]] [[pt:Propulsão nuclear]] [[ro:Propulsie nucleară]] [[zh:核动力推进]]