« Avec ce programme, l’espace devient notre nouvelle maison » : DARPA transforme les radiations en énergie pour propulser l’humanité vers les étoiles

Le programme « Rads to Watts », récemment dévoilé par la DARPA, marque une avancée significative dans l’ambition croissante du Pentagone d’établir une présence durable au-delà de la Terre. Ce projet novateur vise à développer des systèmes d’énergie nucléaire compacts et de longue durée qui pourraient un jour alimenter des avant-postes permanents hors du monde ou soutenir des missions de longue portée dans l’espace. En transformant l’énergie nucléaire en électricité grâce aux radiovoltaïques, ces dispositifs pourraient fournir une alimentation continue dans des conditions difficiles, notamment pour les installations permanentes hors du monde ou les plateformes de surveillance dans l’espace profond.

De la théorie à l’action : « Rads to Watts », un pari audacieux sur les radiovoltaïques

Le nucléaire est depuis longtemps considéré comme la seule option viable pour soutenir les opérations dans des environnements extrêmes ou isolés, que ce soit sur Terre, dans des engins en orbite, ou dans de futures bases sur la Lune et Mars. Les générateurs thermoélectriques à radioisotopes (RTGs), par exemple, ont alimenté des missions de la NASA depuis des décennies, y compris les rovers martiens et les sondes spatiales comme Voyager. Cependant, ces méthodes traditionnelles sont encombrantes et inadaptées aux applications compactes et isolées.

Dans ce contexte, la DARPA entend dépasser ces limitations en permettant la production de « kilowatts » d’énergie électrique grâce à des dispositifs à l’état solide, compacts, qui exploitent directement l’énergie issue des radiations nucléaires. Ces systèmes énergétiques à haut rendement et sans pièces mobiles sont cruciaux pour des lieux où une chaîne d’approvisionnement logistique est inexistante, tels que la Lune, Mars ou l’espace profond. Cette avancée technologique pourrait transformer fondamentalement la manière dont l’humanité alimente ses dispositifs dans des domaines extrêmes.

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Les ambitions nucléaires croissantes de la DARPA

Le programme Rads to Watts ne s’est pas développé dans un vide. En août 2024, la DARPA a exprimé son mécontentement face à la lenteur des innovations dans les systèmes d’énergie nucléaire. Le défi était de convertir l’énergie des émissions nucléaires directement en électricité en utilisant des matériaux à l’état solide. Cette approche pourrait permettre de générer des dizaines, voire des centaines de kilowatts, et fonctionner pendant des décennies, tout en restant suffisamment compacts et efficaces pour les « domaines spatiaux ».

Les chercheurs ont été encouragés à explorer des matériaux innovants, tels que les pérovskites auto-cicatrisants résistants aux radiations, le graphène à deux couches, et les semi-conducteurs dopés qui génèrent de l’énergie même à partir des radiations secondaires. Ces questions sont à la base du programme Rads to Watts, avec pour objectif de développer des radiovoltaïques à haute puissance capables de résister à des environnements de radiation extrêmes sans se dégrader.

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Le défi central : haute puissance, haute efficacité, longue durée

Les radiovoltaïques, ou « batteries atomiques », ne sont pas une nouveauté. Bien qu’ils aient alimenté des microélectroniques et des applications de niche depuis des années, leur mise à l’échelle reste problématique. Les matériaux se dégradent rapidement dans des environnements à haute fluence, ce qui réduit l’efficacité et la durée de vie des dispositifs bien avant que leur source radioactive ne soit épuisée.

La DARPA a explicitement abordé ce problème, cherchant des solutions capables de fonctionner pendant des décennies. Le programme Rads to Watts invite à abandonner les architectures radiovoltaïques traditionnelles à faible puissance au profit de nouvelles catégories de matériaux et de structures de dispositifs. L’accent est mis non seulement sur l’efficacité initiale, mais aussi sur la durabilité au fil du temps et de l’exposition, des qualités technologiques qui pourraient changer la manière dont l’humanité alimente ses dispositifs dans l’espace et d’autres domaines extrêmes.

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Implications stratégiques : « Rads to Watts » alimentant la Lune, Mars et au-delà

Bien que le langage du programme Rads to Watts reste mesuré et technique, le potentiel stratégique est évident. Dans l’espace, l’énergie n’est pas seulement essentielle, elle est existentielle. Par exemple, la nuit lunaire de deux semaines rend les panneaux solaires inefficaces sur la Lune, et le stockage par batterie devient impraticable à grande échelle. Cependant, un système radiovoltaïque nucléaire compact qui produit des kilowatts d’électricité pendant des années sans intervention pourrait révolutionner les opérations lunaires.

En outre, l’espace devient de plus en plus un domaine contesté, avec la Chine et la Russie investissant dans des ambitions lunaires et des infrastructures de défense spatiales. Les radiovoltaïques pourraient également permettre à des sondes non habitées de voyager plus loin dans le système solaire, sans nécessiter de systèmes solaires ou thermiques qui exigent une maintenance ou échouent dans des froids extrêmes.

En investissant dans des radiovoltaïques capables de produire de l’énergie à l’échelle du kilowatt dans des conditions extrêmes, la DARPA prépare le terrain pour une indépendance énergétique dans des environnements où la sécurité nationale et l’exploration scientifique peuvent converger.

Alors que le programme Rads to Watts progresse, il soulève des questions sur l’avenir de l’exploration spatiale et l’impact potentiel de ces technologies sur notre capacité à opérer et à survivre dans des environnements extraterrestres. Quelle sera la prochaine étape dans notre quête pour exploiter l’énergie nucléaire dans l’espace et au-delà ?

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