Générer de l'électricité à bord des engins spatiaux
L'énergie embarquée est cruciale à l'exploration de notre système solaire. Au-delà de l'orbite de Jupiter, l'énergie solaire est minimale et les générateurs électriques à radioisotope représentent actuellement la seule option possible. Ce type de technologie nucléaire utilise la chaleur pour générer l'électricité nécessaire à l'engin et à ses instruments scientifiques. Cette chaleur est produite par la désintégration radioactive du plutonium 238. Les générateurs électriques à radioisotope ne datent pas d'hier. Cela fait plus de 50 ans qu'ils sont utilisés pour alimenter les missions spatiales de la NASA (National Aeronautics and Space Administration). Le projet SPACE TRIPS (Space thermoacoustic radio-isotopic power system), financé par l'UE, a été mis en place pour développer la technologie européenne de générateur électrique à radioisotope. Ses travaux ont porté sur le couplage de la génération d'électricité par voie thermoacoustique (TAc) et magnétohydrodynamique (MHD). À la différence de la traditionnelle technologie de cycle Stirling utilisant des pistons et développée aux États-Unis, la génération TAc-MHD ne comprend pas de pièces mobiles. L'énergie thermique produite par la désintégration du radioisotope est convertie en énergie mécanique sous forme de vibrations. Ces vibrations mécaniques provoquent le mouvement d'un métal liquide en présence d'un aimant, ce qui génère un courant électrique. SPACE TRIPS a rassemblé des experts en génération d'électricité par voie TAc et MHD afin de démontrer la possibilité d'associer ces deux techniques, ce qui n'avait jamais été fait auparavant. Des simulations numériques ont aidé à définir les spécifications du système, aussi bien de façon individuelle qu'en connexion. Ce faisant, les chercheurs ont pris en compte les contraintes que l'exploration de l'espace lointain imposent à un tel générateur d'électricité. Pour finir, ils ont fabriqué et testé un prototype afin d'évaluer les performances du générateur d'électricité TAc-MHD sans pièces mobiles. Des résultats positifs garantiraient l'indépendance de l'industrie spatiale européenne. Ce nouveau système de production d'électricité pourrait également être utilisé pour convertir en électricité la chaleur d'origine géothermique ou tirée des déchets, de façon à la fois efficace et économique.
Mots‑clés
Production d'électricité, engin spatial, générateur électrique à radioisotope, SPACE TRIPS, thermoacoustique