SMART SPACE - SPACE TALK du vendredi 2 juin 2023
Vendredi 2 juin 2023, SMART SPACE reçoit Xavier Averty (chef de programme à la direction des énergies, CEA) et Pierre Henriquet (Médiateur scientifique et conférencier)
Transcript
00:00 [Musique]
00:04 Le nucléaire au service du spatial, de la propulsion à la production d'énergie.
00:09 Le nucléaire pourrait jouer un rôle majeur dans le développement de l'exploration spatiale
00:14 depuis le pas de tir jusque sur la Lune ou Mars,
00:18 alors même que l'exploration spatiale humaine revient sur le devant de la scène.
00:22 Oui, mais le nucléaire dans le spatial ou ailleurs, ça reste un sujet de débat.
00:27 On va en faire le tour avec nos invités.
00:30 Pour en parler, en plateau avec moi, Xavier Avertis,
00:32 chef de programme à la Direction des énergies au CEA.
00:35 Bonjour.
00:36 Bonjour.
00:37 Bienvenue sur le plateau de Smart Space.
00:39 Avec nous, nous avons aussi à distance,
00:41 Pierre-Henri Quay, docteur en physique nucléaire et médiateur scientifique.
00:44 Bonjour Pierre, bienvenue sur le plateau.
00:46 Bonjour.
00:47 Alors, depuis quelques mois, on peut lire beaucoup d'articles sur ce sujet,
00:51 le nucléaire dans le secteur spatial, comme énergie spatiale.
00:55 Vous avez tous les deux contribué à cette presse écrite,
00:58 à ces articles qu'on a pu lire.
01:00 Pourquoi le sujet est revenu sur la table aujourd'hui précisément ?
01:05 Eh bien, aujourd'hui, c'est principalement les enjeux autour de l'exploration de l'espace
01:10 et de l'espace profond qui dynamisent le sujet et l'importance du nucléaire.
01:15 Actuellement, il y a déjà recours à des énergies avec les panneaux photovoltaïques,
01:21 avec des batteries, des piles à combustible,
01:23 et ça, ça permet de répondre à des besoins, on va dire, de court terme et de proche précision.
01:27 Dès lors qu'on va s'éloigner de la Terre, on va s'éloigner aussi du Soleil.
01:32 Et derrière, il y a besoin d'avoir une énergie qui soit durable et massive
01:37 pour faire face aux obstacles de la vie qui sont, par exemple, sur la Lune,
01:43 une température qui va osciller de -150°C à +150°C,
01:48 une nuit lunaire qui va être de 14 jours.
01:50 Comment est-ce qu'on fait pour faire face à ce genre d'ambiance
01:53 si demain on s'implante sur la Lune avec une basse vie, par exemple ?
01:56 Effectivement, c'est toutes ces contraintes qui remettent peut-être le nucléaire
02:00 dans les petits papiers, si j'ose dire, du secteur spatial,
02:04 parce que le sujet de l'énergie, comme le sujet de l'ergole, par exemple,
02:07 c'est le sujet majeur, le plus gros challenge, Pierre.
02:10 Oui, tout à fait. C'est vrai que ce sujet, c'est un sujet qui est très ancien.
02:15 Les premiers satellites qui étaient équipés de technologies basées sur le plutonium,
02:19 ça date des années 60, mais très récemment,
02:22 c'est les nouveaux développements liés au programme Artemis,
02:26 du retour des humains sur la Lune, qui vont eux aussi nécessiter
02:29 de résoudre, justement, comme on le disait, des problèmes de fourniture d'énergie,
02:33 des problèmes que le solaire ne suffira pas à combler,
02:36 et d'où d'intenses recherches actuellement sur, justement,
02:39 de nouveaux types de petits réacteurs nucléaires capables de fonctionner
02:42 dans le vide spatial et d'alimenter, par exemple, de futures bases lunaires.
02:46 Donc, en fait, concrètement, on commence à percevoir quelques cas d'usage,
02:49 vous l'ai cité, sur la Lune, si on colonise la Lune,
02:52 pour aller jusque Mars, évidemment, ça fait partie des projets d'Artemis,
02:56 vous l'avez dit, Pierre. Est-ce que, déjà, sur Terre,
02:59 il est question de propulser une fusée avec l'énergie nucléaire ?
03:02 Alors...
03:04 Allez-y, je vous entends, vous pouvez commencer, vous allez répondre tous les deux,
03:07 de toute façon, sur ce sujet.
03:08 L'intention, en tout cas, ce n'est pas de partir depuis la Terre
03:10 avec un fonctionnement du réacteur nucléaire.
03:12 C'est bien une fois qu'on est sorti de l'orbite terrestre,
03:16 à milliers de kilomètres de la Terre, qu'on ferait démarrer ce réacteur nucléaire.
03:21 Pour des raisons de sécurité et de sûreté,
03:24 c'est comme ça que c'est envisagé.
03:26 Voilà, c'est tout ce que je peux dire.
03:27 Pierre, on est raccord là-dessus ?
03:29 Oui, effectivement. En fait, le nucléaire spatial se sépare en deux grandes parties.
03:34 La première partie, c'est fournir de l'énergie.
03:36 Donc, on a une technologie qu'on utilise maintenant régulièrement
03:40 pour alimenter en énergie les sondes d'exploration spatiales,
03:42 les rovers qu'on a sur Mars, ce qu'on appelle les RTG.
03:45 Ce sont des tubes métalliques dans lesquels on a placé des petits palets de plutonium.
03:49 Et en fait, c'est la radioactivité de ces petits blocs qui va créer de la chaleur
03:52 qu'on va convertir en électricité.
03:54 Donc, ça, on s'en sert pour alimenter justement nos rovers.
03:59 Ça, on le fait depuis 50 ans, ce n'est pas nouveau.
04:01 L'autre application qui n'est pour l'instant qu'à l'état de recherche,
04:04 c'est ce qu'on appelle le moteur nucléaire.
04:06 Donc là, il ne s'agit plus d'alimenter, mais de propulser de nouveaux types de vaisseaux spatiaux.
04:12 C'est un type de moteur fusée qui ne brûle pas les carburants classiques
04:16 qu'on utilise aujourd'hui dans le spatial,
04:17 mais qui utilise une mini-centrale nucléaire dans le vaisseau
04:20 pour chauffer les gaz, les éjecter à très grande vitesse
04:22 et propulser ces futurs vaisseaux spatiaux.
04:25 En théorie, ce genre de moteur est beaucoup plus efficace que nos propulseurs actuels.
04:28 Ça pourrait même réduire sensiblement le temps de voyage, par exemple, entre la Terre et Mars.
04:32 Mais ça, par contre, c'est uniquement de la recherche
04:34 et ça ne fonctionnerait que dans l'espace.
04:36 Ça n'a pas la puissance pour faire décoller depuis la Terre.
04:38 Mais ça veut dire que ces réacteurs nucléaires,
04:41 ces mini-moteurs nucléaires,
04:43 remplissent tous les critères d'un environnement qui est extrêmement hostile, l'espace.
04:48 C'est-à-dire que ça doit être durable, ça doit être sûr,
04:51 puisqu'on parle ici d'envoyer des astronautes et de voyages spatiaux habités, évidemment.
04:56 Jusque-là, c'était pour des rovers,
04:59 donc on n'avait pas de cette problématique, ni de radiation aussi.
05:02 Donc ça soulève beaucoup de questions.
05:03 Aujourd'hui, le moyen le plus sûr, ce serait le nucléaire.
05:06 En tout cas, par rapport aux applications qui sont envisagées,
05:10 la réponse, c'est que c'est oui.
05:12 On sait faire des études de sûreté
05:14 et dimensionner aussi quand même les objets que seront les réacteurs de demain.
05:18 Pour compléter la réponse de Pierre,
05:20 il y a l'aspect à la fois propulsion,
05:22 mais également l'aspect production d'énergie sur une base vie.
05:25 Donc c'est à nouveau quelque chose qui peut,
05:27 si on implante demain une base sur la Lune,
05:30 on aura besoin d'un réacteur à nouveau
05:33 qui lui aura vraiment la vocation, non pas de se propulser,
05:36 mais juste d'alimenter la base vie au côté d'équipage.
05:40 Quels sont les critères principaux ?
05:42 J'ai fait mes petites recherches et j'ai trouvé sur le site gouvernemental sphen.org
05:46 que l'efficacité énergétique,
05:48 possiblement d'une station nucléaire dans l'espace,
05:51 elle serait quand même énormément réduite.
05:53 Pour plein de raisons, on vous épargne peut-être quelques détails.
05:56 Difficile d'accès,
05:58 mais elle serait réduite entre 3 et 15 % contre 30 % sur Terre.
06:02 Est-ce que ça veut dire que, finalement,
06:04 le critère qui nous intéresse ici,
06:05 ce n'est pas l'efficacité énergétique ?
06:08 En fait, cette diminution de l'efficacité énergétique,
06:12 elle est liée à l'ensemble des contraintes
06:13 qui s'imposent à l'environnement du réacteur.
06:16 Et du coup, il faut accepter des compromis.
06:18 Donc on va maximiser la sûreté et la sécurité,
06:21 à la fois dans les aspects lance-pans,
06:23 mais également dans l'aspect implantation.
06:26 Ce qui va engendrer un certain nombre de contraintes.
06:28 Dans l'espace, vous avez...
06:30 Déjà, pour partir, il faut avoir un volume disponible,
06:34 il faut avoir une masse qu'on va chercher à alléger.
06:36 Tout ça va engendrer des contraintes
06:39 sur le dimensionnement du réacteur.
06:41 Et ce qui fait qu'à un moment donné,
06:42 il faut concéder que l'aspect performance du réacteur soit moindre.
06:46 Vous avez également, dans l'espace,
06:49 la difficulté du refroidissement
06:51 dont a besoin le réacteur, qui va produire de la chaleur.
06:54 Il faut pouvoir refroidir le réacteur.
06:57 Et bien ça, dans l'espace,
06:59 dans la mesure où il n'y a pas de conduction ni de convection,
07:02 il va falloir avoir recours à de la radiation
07:05 pour dissiper la chaleur.
07:06 Et tout ça va faire qu'à un certain moment,
07:09 les performances peuvent s'en trouver affectées.
07:11 Donc on accepte, à un moment donné,
07:14 de diminuer la partie performance.
07:17 - Pierre, vous voulez réagir ?
07:19 - Oui, c'est vrai qu'actuellement, dans l'espace,
07:21 quand on veut fournir de l'énergie à un satellite, par exemple,
07:24 ou à d'autres systèmes,
07:25 on utilise énormément l'énergie solaire.
07:27 En fait, ce n'est pas très différent de sur Terre.
07:29 Il y a différents moyens de produire de l'énergie.
07:31 Et puis, il ne s'agit pas forcément d'aller à 100% vers l'un ou à 100% vers l'autre,
07:35 mais d'adapter en fonction des situations.
07:38 Et effectivement, dans l'espace, il y a plein de situations
07:40 où les panneaux solaires ne peuvent pas fonctionner.
07:43 Que ce soit sur la Lune, comme l'a dit Xavier tout à l'heure,
07:45 où la nuit peut durer deux semaines terrestres,
07:47 et il faut bien les faire fonctionner,
07:48 sur Mars, où les tempêtes de poussière recouvrent les panneaux solaires,
07:51 ou alors lorsqu'on explore le système solaire plus loin,
07:53 et qu'il n'y a plus assez de lumière.
07:55 Dans toutes ces situations, effectivement,
07:57 même si l'efficacité est moins importante que les systèmes qu'on a sur Terre,
08:02 ces systèmes nucléaires sont pratiquement les seuls moyens d'avoir de l'électricité en continu,
08:07 de manière stable, pendant des temps assez longs,
08:09 de l'ordre de plusieurs dizaines d'années.
08:11 Est-ce que ce constat, les agences spatiales du monde entier le partagent ?
08:15 Oui, c'est le constat.
08:18 Aujourd'hui, on voit qu'il y a des projets qui ont redémarré,
08:21 il y a deux ou trois ans, typiquement côté américain.
08:23 Il y a eu un appel à projets lancés par la NASA avec la DARPA,
08:29 ils mettent 500 millions de dollars sur la table,
08:33 qui stimulent aussi la partie innovation.
08:35 À nouveau, comme l'a dit tout à l'heure Pierre,
08:38 il y a eu des travaux de fait dans ces domaines-là,
08:40 dans les années 60, mais ça s'est gentiment arrêté.
08:43 Donc là, et de l'autre côté du globe,
08:46 on voit que la Russie, on voit que la Chine,
08:48 se mobilisent également sur ces sujets-là.
08:50 Donc en ce moment, l'Europe, qui a aussi travaillé sur ces objets-là
08:55 dans les années 80-90, mais à nouveau à l'étude papier,
08:58 est en train de chercher à redynamiser à nouveau le sujet.
09:02 Si je comprends bien, l'Europe est encore un peu en retard sur ce sujet-là aussi.
09:06 Pierre ?
09:08 Je ne dirais pas forcément qu'elle est en retard.
09:11 Il y a aussi une différence entre les travaux qui sont faits
09:14 dans les laboratoires de recherche, dont on ne parle pas forcément énormément,
09:18 et puis la communication qui peut être faite.
09:20 Et effectivement, il est certain que les agences de chaque côté de l'Atlantique
09:24 n'ont pas la même capacité de communication.
09:26 Ça, c'est quand même quelque chose qu'il faut reconnaître.
09:29 Des recherches ont été faites il y a quelques décennies,
09:34 et effectivement, se sont relativement arrêtées.
09:36 Alors au niveau de la propulsion nucléaire,
09:39 comme le disait Xavier, les choses repartent.
09:41 Mais au niveau aussi de la production d'énergie,
09:43 rien que de ce côté-ci de l'Atlantique,
09:45 l'Agence spatiale du Royaume-Uni a par exemple confié à Rolls-Royce
09:49 récemment la tâche de mettre au point un de ses mini-réacteurs nucléaires lunaires.
09:52 En France, le président Macron, il y a quelques années,
09:55 mettait en avant dans son plan d'investissement France 2030
09:58 la recherche sur justement des réacteurs nucléaires de petite taille,
10:01 innovants, qu'on appelle des SMR.
10:03 Donc effectivement, avec le retour de l'humanité sur la Lune,
10:07 il y a de nouvelles opportunités et donc de nouvelles recherches
10:11 qui sont en train de se remettre en place,
10:13 se basant sur le passé mais avec les nouvelles technologies
10:15 qu'on a pu développer depuis.
10:16 - Ça fait qu'en fait, ce qui est intéressant avec le modèle européen,
10:20 à la différence peut-être des États-Unis,
10:22 pas forcément de la Chine,
10:23 c'est qu'on a ces compétences
10:25 puisqu'on a développé la branche nucléaire de façon assez pointue.
10:29 On fait partie des références en France notamment.
10:32 Vous le savez très bien au CEA.
10:33 L'enjeu donc, c'est de créer cette synergie
10:36 entre le secteur spatial et le nucléaire.
10:38 - Exactement.
10:39 Et en fait, ce sont deux filières qui, en ce moment,
10:42 ont vraiment relancé et redynamisé leur environnement sur l'innovation.
10:47 Comme le disait Pierre, il y a un appel à projet qui est en cours
10:50 sur les petits réacteurs, les SMR, pour l'aspect terrestre.
10:52 Mais en même temps, ça peut stimuler complètement le domaine du spatial.
10:56 Et en même temps, on sait que l'aspect New Space
10:59 dynamise en ce moment la filière du spatial.
11:02 Donc, il y a un point de convergence en ce moment
11:04 qui a l'air de pouvoir se créer
11:06 puisque les deux filières sont dans vraiment une dynamique d'innover.
11:10 Et enfin, quelque part, le projet en question de retourner sur la Lune
11:14 puis aller plus loin dans l'espace
11:16 est quand même particulièrement stimulant,
11:18 attractif pour les nouvelles compétences et les jeunes aujourd'hui.
11:22 Et donc, on sent un champ de potentiel
11:24 pour vraiment accélérer sur ces sujets-là.
11:27 - Comment le CEA s'empare du sujet ?
11:29 - Aujourd'hui, on est impliqué sur les deux natures de projet
11:33 qui sont les générateurs à radieux isotopes,
11:35 dont a parlé tout à l'heure Pierre.
11:37 Donc, on est en train de regarder comment produire ce type de générateur
11:43 avec un industriel qui s'appelle Orano
11:45 pour une application dans un premier temps qui est terrestre.
11:48 C'est-à-dire, on appuie pour CIGEO
11:50 pour alimenter des appareils qui pourront fonctionner pendant 100 ans
11:54 dans du stockage profond.
11:55 Donc, à nouveau, des contraintes qui sont particulièrement grandes.
11:58 Mais l'intérêt de ces générateurs, c'est vraiment la durée,
12:01 comme on l'a dit tout à l'heure, et dans l'espace.
12:03 Et on est impliqué également sur un projet européen
12:06 Horizon Europe avec les Belges
12:09 pour concevoir ce type de générateur
12:12 à base d'un radio-élément qui a été cité également par Pierre
12:15 qui est le plutonium.
12:16 - Horizon Europe qui est un projet relancé par la Commission européenne.
12:19 - Exactement. Et à côté de ça, on est impliqué sur des projets de réacteurs
12:23 à la fois sur l'aspect propulsion
12:27 et également l'aspect production sur une base-vie.
12:30 - Donc, vous êtes convaincus, tous les deux,
12:32 que ce type d'énergie pourrait participer à donner, précisément,
12:39 à l'Europe sa souveraineté en matière de valérité
12:42 et d'exploration humaine, plutôt ?
12:45 Pierre ?
12:46 - C'est quelque chose, en tout cas, qu'on ne peut pas mettre sous le tapis.
12:51 Si on veut avoir une vraie autonomie dans le domaine spatial,
12:57 mais aussi dans le domaine industriel,
12:58 toutes ces technologies de production et d'utilisation des énergies
13:04 doivent être des technologies qui doivent être étudiées
13:08 et éventuellement utilisées dans la mesure où on a l'assurance
13:12 qu'on peut les maîtriser de manière sûre.
13:14 Donc, ça, c'est le travail des laboratoires de recherche,
13:18 le travail des industriels.
13:19 Ça prend du temps, effectivement,
13:21 mais à mon sens, il s'agit plus de trouver, justement,
13:25 un équilibre entre toutes les sources d'énergie disponibles
13:28 plutôt que, comme je disais tout à l'heure,
13:30 de partir à 100% sur l'une et pas du tout dans l'autre.
13:33 C'est quelque chose qui, en tout cas, serait très, très loin d'être optimal.
13:36 - Vous êtes d'accord avec ce constat ?
13:38 - Oui, tout à fait.
13:39 L'idée, vraiment, d'un mix énergétique, on en parle sur la Terre,
13:42 c'est exactement la même chose dans l'espace.
13:44 - Mais est-ce que ça ne réduit pas l'efficacité ?
13:46 Est-ce que ça n'augmente pas le coût ?
13:48 - Alors, à nouveau, il y aura ces questions de coûts et puis efficacité.
13:52 On l'a dit, à certains moments, il faut accepter
13:54 que la performance soit un peu moins au rendez-vous.
13:56 Par contre, si c'est la seule solution pour aller là où on veut,
13:59 il faut accepter, à la fois, à certains moments,
14:03 de payer certains prix pour ces développements-là
14:05 et, en même temps, de réduire un peu la performance.
14:08 Mais je partage complètement l'avis de Pierre
14:11 sur l'aspect dynamisme et puis présence des équipes à l'échelle européenne.
14:16 On a des labos de recherche européens
14:18 qui travaillent beaucoup sur le nucléaire,
14:20 terrestres, mais qui sont prêts à démarrer plein pot,
14:25 entre guillemets, sur tout ce qui est du domaine du spatial également.
14:28 Et on a le même écosystème dans le domaine du spatial.
14:32 Donc, il faut que ces deux communautés se rapprochent
14:35 et participent à des projets ambitieux ensemble.
14:39 - Le challenge sera la miniaturisation ?
14:42 - Miniaturisation et puis, à nouveau, gain de poids.
14:47 Ça fait partie des gros enjeux, effectivement,
14:51 puisqu'il faut faire partir ces objets-là depuis la Terre.
14:54 - Est-ce qu'il faut qu'on fasse ça à l'échelle européenne
14:57 ou à l'échelle nationale, Pierre ?
15:00 - Ça, c'est une des questions de stratégie.
15:04 Donc, effectivement, c'est difficile de pouvoir, là, aujourd'hui,
15:07 dire l'un ou l'autre.
15:09 De plus en plus, que ce soit dans le domaine de la recherche
15:12 ou dans le domaine industriel,
15:14 les travaux se font, justement, de manière internationale,
15:17 en collaboration.
15:18 Les travaux sont de plus en plus importants,
15:21 de plus en plus chers, aussi, de plus en plus coûteux.
15:23 Donc, ça nécessite aussi de plus en plus de complexe.
15:26 Ça nécessite énormément d'équipes, énormément de savoir-faire.
15:30 Donc, sur des projets qui sont de grande ampleur,
15:33 il est de plus en plus dans la norme
15:36 d'avoir des travaux de collaboration
15:38 entre différents laboratoires, mais aussi différents pays,
15:41 voire différents continents, différentes agences.
15:43 Donc, c'est compliqué de faire tout ça tout seul, de son côté.
15:46 - Évidemment.
15:47 Dernière question.
15:49 Voilà.
15:50 Le sujet même de la relance de l'exploration spatiale
15:54 a du mal à convaincre l'opinion publique, aujourd'hui.
15:57 On se pose la question du coût,
15:58 on se pose la question des conséquences écologiques,
16:01 des questions légitimes, évidemment, sur le secteur spatial.
16:04 Est-ce qu'un choix comme l'énergie nucléaire
16:08 ne risque pas de coûter, à l'image, en fait,
16:12 de cette exploration ?
16:13 Est-ce qu'il faut encore redorer l'image du nucléaire
16:16 avant que cette synergie soit opérante ?
16:19 - En tout cas, il faut accompagner cette orientation-là
16:25 et vraiment communiquer pour qu'il y ait vraiment
16:28 une acceptation aussi de chacun.
16:31 Il y a eu des envois de ce type d'objet
16:33 par d'autres pays dans l'espace,
16:35 il y a eu des accidents.
16:36 On en a tiré des enseignements.
16:38 Maintenant, on va concevoir différemment certains...
16:41 Par exemple, les générateurs à radioésotope
16:43 sont conçus différemment depuis des accidents des années 60,
16:47 côté américain.
16:49 Tout ça, il faut communiquer, expliquer.
16:51 Et à nouveau, à certains moments,
16:53 ça fait partie des compromis qu'il faut peut-être accepter
16:56 pour avancer.
16:58 - Pierre, un mot là-dessus ?
16:59 - Il est évident que l'aspect de communication
17:02 est un aspect qui est très, très important.
17:04 Alors, communication à la fois du milieu scientifique,
17:07 industriel, institutionnel,
17:09 mais aussi au niveau des médias,
17:12 et vous en faites le relais aujourd'hui,
17:14 au niveau politique aussi.
17:16 Et c'est ça qu'on peut aussi avoir parfois comme problème,
17:19 c'est que l'agenda scientifique et l'agenda politique
17:22 n'est pas forcément toujours exactement le même.
17:25 Et on a parfois des communications
17:29 qui sont un peu extrêmes,
17:32 à la fois d'un côté et de l'autre.
17:34 Il s'agirait de remettre un petit peu de rationalité,
17:37 d'homogénéité parmi tout ça,
17:39 histoire de comprendre à la fois quels sont les points forts
17:42 et les choses à développer, à continuer, à améliorer,
17:46 dans ce système comme dans tout système industriel.
17:48 Mais avoir une vision globale des choses,
17:51 ce n'est pas facile.
17:52 Et c'est à ça qu'on s'attèle justement
17:54 quand on vient parler de tout ça avec vous aujourd'hui.
17:56 - Merci beaucoup, Pierre Henriquet.
17:58 Merci, Xavier Averti.
18:00 Pierre, je rappelle que vous êtes docteur en physique nucléaire
18:02 et médiateur scientifique.
18:03 Et vous, Xavier Averti,
18:04 chef de programme à la Direction des énergies au CEA.
18:08 Merci à tous de nous avoir suivis.
18:10 On se retrouve dès la semaine prochaine sur Bsmart.
18:13 Sous-titrage Société Radio-Canada
18:24 [Musique]