Projet Orion : le vaisseau atomique qui n’a jamais décollé

Un navire propulsé par une bombe nucléaire de la taille d’un gratte-ciel, parce que pourquoi pas ?

Les années 1950 ont été une époque folle pour la technologie nucléaire. Au cours de la décennie et demie qui a suivi le largage des premières bombes atomiques sur le Japon en août 1945, les scientifiques et les ingénieurs ont exploré les différentes façons d’utiliser cette technologie à des fins moins horribles.

Les bombes atomiques ont même été étudiées comme alternative à la dynamite dans la construction, mais le projet le plus spectaculaire de cette ère de possibilités atomiques est probablement le projet Orion, une proposition visant à utiliser les explosions de bombes atomiques réelles pour générer une poussée afin d’envoyer des astronautes en orbite et au-delà.

Avant que vous ne disiez que cette idée est scandaleuse (elle l’est), le principe qui la sous-tend est assez solide – si solide, en fait, qu’il est très similaire au fonctionnement du moteur à combustion interne, qui alimente tout, des voitures aux générateurs de secours, sans les retombées nucléaires et l’équipage irradié.

Ce dernier point est un problème épineux que le projet Orion n’a jamais vraiment pu surmonter ; mais pendant un certain temps, la possibilité de vaisseaux spatiaux propulsés par une bombe atomique n’était pas seulement une possibilité, elle était sérieusement étudiée par le gouvernement américain, et pour une bonne raison.

L’état du monde à la fin des années 1950

Lorsque la plupart des gens voient l’image d’un champignon atomique, ils éprouvent naturellement une peur presque primitive. En tant que démonstration la plus visible de l’énergie nucléaire, voir des villes entières anéanties en un éclair est une chose légitimement terrifiante, mais pour certains, ce n’est pas la seule chose qu’ils ont vue.

Des penseurs comme le célèbre physicien théoricien Freeman Dyson ont également compris que l’énergie potentielle de la bombe atomique pouvait être exploitée à des fins véritablement pacifiques, et il n’était pas le seul. Stanislaw Ulam et Cornelius Everett ont en fait mené la première étude sérieuse sur la propulsion atomique pour les vols spatiaux en 1944, alors qu’ils travaillaient sur le projet Manhattan.

Dans les années 1950, le président américain Eisenhower, commandant des forces alliées pendant la Seconde Guerre mondiale, a présenté son plan “Atomes pour la paix“, qui tentait de réorienter l’énergie atomique vers des applications pacifiques qui profiteraient à l’humanité, plutôt que de menacer de la détruire.

Bien qu’il y ait toujours eu des applications militaires pour l’énergie atomique, des scientifiques comme Dyson ont constaté que l’énergie libérée par la fission atomique n’était pas différente de l’énergie libérée par les processus chimiques, du moins dans un sens pratique. La quantité d’énergie peut être supérieure de plusieurs ordres de grandeur à celle produite par la combustion chimique, mais l’énergie reste l’énergie.

Au moment même où les scientifiques cherchaient des applications pacifiques de cette technologie, l’Union soviétique avait lancé avec succès Spoutnik, le premier satellite artificiel que l’humanité ait jamais mis en orbite, au grand choc et à l’humiliation des États-Unis.

La plupart des Américains pensaient que l’Union soviétique était un trou perdu sur le plan technologique. Comment diable ont-ils pu devancer les États-Unis dans l’espace ? Pire encore, quelles étaient leurs intentions ?

Au sortir des jours les plus sombres de la peur rouge au début des années 1950, très peu d’Américains pensaient que les plans soviétiques pour l’espace étaient bénins. Il y avait donc une énorme pression pour rattraper le programme spatial soviétique, d’autant plus que le programme américain était en grande partie un ramassis d’agences de soupe alphabétique et de l’United States Air Force (USAF), avec peu de coordination.

En réponse, le gouvernement américain a consolidé l’effort spatial américain sous l’égide de la National Aeronautics and Space Administration (NASA), qui a travaillé main dans la main avec l’USAF et l’Advanced Research Projects Agency (ARPA), rebaptisée plus tard Defence Advanced Research Projects Agency (DARPA). Le tout premier projet spatial étudié par l’ARPA était un plan de General Atomics visant à utiliser l’énergie nucléaire pour mettre des astronautes américains en orbite.

General Atomics avait été fondée par Frederick de Hoffman pour développer des réacteurs nucléaires commerciaux. C’est De Hoffman qui a persuadé Dyson, alors à l’Institute for Advanced Study de Princeton, dans le New Jersey, de venir à San Diego en 1958 pour travailler sur Orion, qui serait dirigé par Theodore Taylor, un autre vétéran de Los Alamos et un expert dans la fabrication de petites bombes.

Taylor et Dyson ont joué un rôle déterminant dans l’élaboration du plan visant à lancer l’humanité non seulement en orbite, mais jusqu’aux confins du système solaire lui-même.

Le projet Orion

L’idée derrière le projet Orion était assez simple, du moins conceptuellement : Utiliser des bombes atomiques pour générer une poussée capable de soulever un vaisseau dans l’espace. Tel était le défi initial que General Atomics espérait relever. Le projet a décidé de développer un concept proposé dans un article de 1955 par Stanislaw Ulam et Cornelius Everett. Ils ont suggéré que des bombes soient éjectées à l’arrière du véhicule, suivies de disques à propergol solide. Les explosions vaporiseraient les disques et le plasma résultant frapperait une plaque de poussée.

En utilisant cette propulsion par impulsions nucléaires, le projet de Dyson et Taylor pour le vaisseau prévoyait une grande plaque, un “pousseur”, sous laquelle une bombe atomique exploserait. L’énergie libérée par cette explosion éloignerait le pousseur de l’explosion à une vitesse suffisante pour atteindre la vitesse de fuite.

Bien entendu, une seule bombe ne suffirait pas à propulser un vaisseau dans l’espace. Il faudrait donc une série d’explosions atomiques se succédant rapidement pour empêcher le vaisseau de retomber sur terre.

Combien ? Les vaisseaux de classe Orion et Super Orion ont eu besoin d’environ 800 bombes de la taille d’une petite voiture compacte, explosant sous le vaisseau à un rythme d’environ une par seconde, pour le pousser en orbite.

Bien que cela semble exagéré, les fusées chimiques que nous avons l’habitude de voir transporter des personnes et des marchandises en orbite sont en fait beaucoup moins efficaces d’un point de vue pratique.

Selon l’historien George Dyson, le fils de Freeman Dyson qui a écrit une histoire définitive du projet, pour accomplir ce que le projet Orion aurait été capable de faire avec une fusée chimique conventionnelle, il aurait fallu une fusée de la taille de l’Empire State Building.

De plus, l’incroyable vitesse générée par toutes ces bombes atomiques aurait été deux à trois fois plus rapide que ce que l’on pouvait obtenir avec des fusées conventionnelles. Une fois que le vaisseau aurait atteint le vide spatial, cette vitesse serait conservée sous forme d’élan, toute propulsion supplémentaire venant s’ajouter à ce qu’il avait déjà réalisé une fois libéré de la gravité terrestre.

Alors que le président John F. Kennedy exhortait les Américains à atteindre la Lune à la fin des années 1960, Dyson et ses collègues visaient un peu plus loin, espérant que les Américains atteindraient les lunes de Saturne à peu près dans le même laps de temps. Dyson a déclaré que la devise du projet était : “Mars en 1965, Saturne en 1970.”

Bien qu’initialement financé par l’ARPA, l’agence s’est rapidement désintéressée du projet et General Atomics a fait le tour d’autres agences, pour finalement obtenir un financement de l’USAF, qui a accepté le projet à condition que certaines applications militaires soient également étudiées.

Plus précisément, l’USAF était intéressée par le développement d’une plate-forme de bombe atomique au-dessus du pôle Nord qui pourrait larguer une bombe en n’importe quel point de la Terre tout en restant hors de portée d’un ennemi. L’implication de l’armée signifiait cependant qu’une grande partie de la recherche était alors classifiée, gardant ses détails secrets pendant des décennies.

Cependant, une fois que les premières fusées Minutemen se sont avérées être un système de livraison d’armes nucléaires beaucoup plus efficace, l’intérêt pour une plate-forme de bombardement basée dans l’espace est tombé en désuétude et l’USAF a transmis le projet à la NASA, qui s’est montrée très peu intéressée par le projet, malgré quelques soutiens de premier plan comme Wernher von Braun.

Les problèmes évidents du projet Orion se sont avérés insurmontables

À l’époque grisante des années 1960, alors qu’aucune dépense n’était épargnée pour s’assurer que l’Amérique ne se laissait pas distancer par les Soviétiques, il y avait certaines choses que l’argent ne pouvait tout simplement pas régler, à savoir les radiations.

La gestion des retombées radioactives d’une bombe atomique est probablement le défi technique le plus difficile qui soit, alors la gestion de centaines de bombes explosant une fois par seconde dans une colonne de feu atomique à des dizaines de kilomètres de hauteur pouvait être considérée comme une tâche impossible. Ce plan soulevait également d’autres objections : Que se passerait-il si le module, avec ses centaines de bombes à bord, explosait au moment du lancement ou juste après ? Que se passait-il si une bombe se rompait ?

L’autre préoccupation majeure concernait l’équipage, qui aurait dû chevaucher tout ce feu nucléaire vers les cieux. L’équipage aurait été exposé à 700 rads de radiations à chaque fois qu’une bombe aurait explosé sous Orion.

Pour donner un ordre d’idée, cela représente 10 fois la dose minimale nécessaire pour déclencher un syndrome d’irradiation aiguë chez un être humain typique. Le moins que l’on puisse dire, c’est qu’il serait difficile de maintenir en vie les futurs astronautes suffisamment longtemps pour qu’ils puissent se rendre en orbite.

L’équipe du projet Orion espérait que, quelque part, une bombe atomique “propre” pourrait être mise au point sans irradier tout ce qu’elle voyait, mais une telle bombe ne s’est jamais matérialisée.

Au début des années 1960, le vent politique tourne également. La guerre froide se prolongeant, personne sur Terre ne souhaite voir un champignon atomique, quelles que soient les circonstances, le projet Orion tombe rapidement en disgrâce.

En 1963, la signature du traité d’interdiction des essais nucléaires entre les États-Unis et l’URSS a mis un terme à la recherche sur la propulsion par impulsions nucléaires au sol. Au cours des derniers mois de développement, la NASA est intervenue et a commandé une étude de faisabilité sur le lancement de certaines parties du vaisseau Orion en orbite à l’aide de fusées Saturn V et l’assemblage du vaisseau dans l’espace, ce qui n’était tout simplement pas faisable.

Le projet Orion pourrait-il un jour faire son retour ?

En mars 1961, le Comité Gardiner – un rassemblement de responsables militaires, de scientifiques et d’autres experts américains organisé en réponse au lancement du Spoutnik – a publié un rapport qui affirmait : “La propulsion nucléaire peut plus que doubler l’impulsion spécifique atteignable tout en maintenant des rapports poussée/poids élevés et pourrait rendre possible l’utilisation et l’exploration de l’espace à une échelle vraiment vaste.”

C’est cette possibilité, de voir les anneaux de Saturne en personne ou même de poser le pied sur Pluton, qui maintient le projet Orion vivant dans l’imagination de tant de scientifiques et d’ingénieurs.

Alors que l’humanité entame son retour sur la Lune avec le programme Artemis de la NASA au cours de cette décennie – avec des plans préliminaires pour une mission martienne avec équipage dans les années 2030 – et qu’elle s’intéresse de plus en plus à l’exploitation industrielle de l’espace sous la forme de l’extraction d’astéroïdes et de colonies spatiales, les problèmes d’exposition aux rayonnements devront être résolus si nous espérons un jour exister en dehors de la Terre.

Si nous étions capables de trouver une solution à ce problème, alors l’un des plus grands défis du projet Orion pourrait être surmonté et le rêve de voir des humains explorer le système solaire ne serait peut-être pas si irréaliste. Après tout, si nous pouvons un jour construire une colonie sur Mars, nous pouvons construire un vaisseau spatial de type Orion en orbite et en dehors de notre atmosphère, éliminant ainsi la menace des retombées radioactives pour les habitants de la Terre.

À partir de là, les étoiles sont la limite.

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche