Le vaisseau spatial avance selon la 3ème loi de Newton d’égalité entre l’action et la réaction.
On en déduit 2 notions de base :
– La poussée, égale au débit massique multiplié par la vitesse d’éjection du gaz propulsif
– L’impulsion spécifique, égale à la poussée divisée par le débit massique du gaz propulsif et par l’accélération de la pesanteur. Elle se mesure en seconde.
La poussée est donc une force et par conséquent, plus elle est importante et plus on atteindra des vitesses élevées rapidement. Par ailleurs, pour une même poussée, plus l’impulsion spécifique est grande et moins on consomme de gaz propulsif.
Le procédé chimique le plus avancé est celui du Starship de Space X, dont le carburant est le méthane. Le problème est qu’il n’y a pas assez de combustible et si l’on veut retourner sur Terre, il faut fabriquer le méthane in situ, c’est-à-dire sur Mars, à partir du CO2 de l’atmosphère de Mars et de l’hydrogène produit par l’électrolyse de l’eau qui existe sur Mars.
Il existe une meilleure solution qui est la Propulsion Nucléaire Spatiale (NTP) qui n’utilise que de l’hydrogène.
Le réacteur nucléaire (de très petite taille) ne sert qu’à chauffer l’hydrogène liquide (- 253 °C) qui se vaporise en traversant le cœur du réacteur nucléaire jusqu’à une température d’environ 2200 °C au niveau de la tuyère, ce qui donne d’excellentes valeurs de poussée et d’impulsion spécifique, nettement supérieures aux procédés chimiques actuels (Hydrogène/oxygène ou méthane/oxygène).
Le NTP a été testé au sol aux US dans les années 70 (projet NERVA) et les études ont été reprises en 2017 par la NASA, en collaboration avec la société nucléaire Babcock & Wilcox, concurrent historique de la société Westinghouse qui est à l’origine de la conception de nos réacteurs nucléaires français de puissance.
Approximativement, les voyages aller et retour dureront 6 mois chacun et le séjour sur Mars, 18 mois, ce qui fait un total de 2,5 ans.
L’objectif de la NASA est d’effectuer un premier vol habité vers Mars aux environs de 2035.
