ANALYSE : Le nucléaire dans l’espace — quand l’Amérique mise sur la fission pour coloniser la Lune

SNAP-10A, le premier et le dernier

Le 3 avril 1965, les États-Unis ont lancé SNAP-10A depuis Vandenberg Air Force Base, en Californie. C’était le premier — et à ce jour le seul — réacteur nucléaire à fission jamais mis en orbite par les Américains. Le petit réacteur de 500 watts électriques a fonctionné pendant 43 jours avant qu’une défaillance du régulateur de tension ne l’éteigne. Il orbite toujours autour de la Terre, à 1 300 kilomètres d’altitude, où il restera pendant environ 4 000 ans.

Soixante et un ans. Voilà le temps écoulé entre le premier réacteur nucléaire américain dans l’espace et le prochain. Entre-temps, l’Union soviétique a lancé plus de 30 réacteurs spatiaux dans le cadre de ses programmes militaires. Le programme américain SP-100, lancé dans les années 1980, a été annulé en 1994. Le programme Prometheus, qui devait propulser une sonde vers les lunes de Jupiter, a été annulé en 2005. Chaque fois, le budget. Chaque fois, la peur politique. Chaque fois, le mot « nucléaire » qui effrayait plus que le vide spatial.

Soixante et un ans de retard. Non pas parce que la technologie n’existait pas — elle existait. Mais parce que le courage politique de mettre un réacteur sur une fusée n’existait pas. La physique attendait. Washington hésitait.

Kilopower, la résurrection discrète

Le tournant s’appelle Kilopower. En janvier 2018, au Nevada National Security Site, une équipe du Los Alamos National Laboratory et de la NASA a testé un petit réacteur à fission utilisant un noyau d’uranium-235 hautement enrichi de la taille d’un rouleau de papier absorbant. Le test, baptisé KRUSTY — Kilopower Reactor Using Stirling Technology — a produit 1 kilowatt électrique pendant 28 heures à pleine puissance. Le réacteur a fonctionné exactement comme prévu.

Patrick McClure, responsable du projet Kilopower au Los Alamos National Laboratory, a déclaré après le test : « Nous avons mis au point un réacteur spatial qui peut être fabriqué, transporté et déployé de manière sûre. » Le programme Fission Surface Power actuel est le descendant direct de Kilopower. Mais là où KRUSTY produisait 1 kilowatt, la NASA vise désormais 40 kilowatts — de quoi alimenter une base lunaire opérationnelle. Le saut technologique est considérable. Le principe, lui, a été prouvé dans le désert du Nevada il y a sept ans.

Trois contrats, trois approches

En juin 2022, la NASA et le département de l’Énergie américain ont attribué trois contrats de conception préliminaire de 5 millions de dollars chacun à des entreprises privées. Lockheed Martin, associée à BWX Technologies et Creare. Westinghouse, le géant historique du nucléaire civil. Et IX — anciennement Intuitive Machines et X-Energy — qui proposait une approche utilisant un réacteur à haute température refroidi au gaz. Chaque consortium avait 12 mois pour livrer un concept préliminaire.

Le choix de BWX Technologies, basée à Lynchburg, en Virginie, comme partenaire de Lockheed Martin n’est pas un hasard. BWX fabrique les réacteurs des sous-marins nucléaires et des porte-avions de la marine américaine depuis des décennies. L’entreprise sait construire des réacteurs compacts, fiables, capables de fonctionner pendant des années sans intervention humaine directe. La Lune exige exactement ce savoir-faire — un réacteur qu’on allume et qu’on oublie, parce qu’il n’y aura pas d’équipe de maintenance à portée de clé à molette.

Il y a quelque chose de vertigineux dans le fait que la technologie qui propulse silencieusement des sous-marins lanceurs d’engins sous l’Atlantique Nord pourrait bientôt chauffer un habitat au fond d’un cratère lunaire. La fission ne choisit pas ses théâtres. Elle les conquiert.

Le défi de la masse et du lancement

Un réacteur de 40 kilowatts, avec son blindage, son système de conversion thermique, ses radiateurs et sa structure de déploiement, pèse plusieurs tonnes. Le Starship HLS de SpaceX, prévu comme atterrisseur lunaire pour Artemis, peut théoriquement déposer plus de 100 tonnes sur la surface lunaire. La masse du réacteur n’est donc pas le problème principal. Le problème, c’est l’intégration : comment déployer un réacteur nucléaire sur un sol irrégulier, l’ancrer, connecter son réseau électrique à un habitat situé à distance de sécurité, et l’activer à distance.

Le réacteur ne sera allumé qu’après l’atterrissage — c’est un principe fondamental de sécurité. Le combustible nucléaire est pratiquement inerte tant que la réaction en chaîne n’est pas initiée. En cas d’échec au lancement, l’uranium dispersé ne représente pas un risque radiologique comparable à celui d’un réacteur actif. Cette distinction est cruciale pour l’acceptabilité publique du projet, et la NASA le sait. Chaque gramme de communication publique sur le programme insiste sur ce point.

Dépasser les limites du chimique

Le mémo de la Maison-Blanche ne se limite pas à la surface lunaire. Il mentionne explicitement une démonstration de propulsion nucléaire électrique — NEP. Le principe : un réacteur à fission produit de l’électricité, qui alimente des propulseurs ioniques capables d’accélérer un vaisseau pendant des mois. L’impulsion spécifique — la mesure d’efficacité d’un moteur spatial — d’un propulseur ionique alimenté au nucléaire dépasse 5 000 secondes. Un moteur chimique classique plafonne à 450 secondes.

La différence est colossale pour les missions lointaines. Un vaisseau à propulsion nucléaire électrique pourrait atteindre Mars en quatre mois au lieu de sept à neuf. Pour les équipages, chaque mois gagné signifie moins d’exposition aux radiations cosmiques, moins de dégradation osseuse et musculaire, moins de risque psychologique. Le programme DRACO, mené conjointement par la NASA et la DARPA avec Lockheed Martin, prévoit déjà un premier test en orbite d’un moteur à propulsion thermique nucléaire d’ici 2027. Le NEP viendrait compléter cet arsenal.

Le nucléaire ne sert pas qu’à allumer des lumières dans un cratère. Il sert à rétrécir le système solaire. À transformer Mars d’un horizon en une destination. L’enjeu n’est pas technique — il est civilisationnel.

Ce que l’ion ne peut pas faire seul

Les propulseurs ioniques actuels — comme ceux qui équipent la sonde Dawn de la NASA, lancée en 2007 — fonctionnent à l’énergie solaire. Mais plus on s’éloigne du Soleil, plus les panneaux génèrent peu d’énergie. Au-delà de la ceinture d’astéroïdes, le solaire devient insuffisant pour alimenter des propulseurs ioniques à pleine puissance. Un réacteur nucléaire résout cette équation : il produit la même énergie qu’on soit en orbite terrestre ou en route vers Jupiter.

La sonde Europa Clipper, lancée en octobre 2024 vers la lune Europe de Jupiter, utilise les plus grands panneaux solaires jamais déployés dans l’espace — plus de 100 mètres carrés. Malgré cette surface, elle ne disposera que de quelques centaines de watts à destination. Avec un réacteur à fission de 10 kilowatts, la même sonde aurait pu emporter dix fois plus d’instruments. Et pourtant, personne n’a osé proposer l’option nucléaire pour Europa Clipper. Le fantôme de Prometheus planait encore.

Pékin vise le mégawatt

La China Academy of Sciences a annoncé en 2021 un programme de développement d’un réacteur spatial de 1 mégawatt électrique — vingt-cinq fois la puissance visée par la NASA pour la Lune. Les détails techniques restent classifiés, mais les publications scientifiques chinoises mentionnent un réacteur à spectre rapide refroidi au lithium liquide, couplé à un cycle de Brayton. L’objectif annoncé : 2028 pour un prototype terrestre.

Si ces chiffres sont exacts — et les annonces spatiales chinoises se sont révélées fiables sur la dernière décennie, de Chang’e 4 à Tiangong — Pékin pourrait disposer d’une capacité énergétique spatiale largement supérieure à celle des États-Unis avant la fin de la décennie. Un mégawatt sur la Lune ne sert pas à alimenter un habitat. Il sert à alimenter une usine. Une raffinerie d’oxygène. Une fonderie de métaux extraits du régolithe. La puissance énergétique détermine l’échelle de l’exploitation — et donc la nature même de la présence.

Quand Washington vise 40 kilowatts et Pékin vise 1 mégawatt, la question n’est plus de savoir qui arrivera en premier sur la Lune. La question est de savoir qui y construira en premier quelque chose qui ressemble à une économie.

Roscosmos et l’héritage soviétique

La Russie possède l’expérience la plus longue en matière de réacteurs spatiaux. Les satellites Cosmos équipés de réacteurs BES-5 ont fonctionné en orbite pendant la guerre froide — le dernier lancé en 1988. Le programme TEM — Transport and Energy Module — prévoyait un remorqueur spatial nucléaire de classe mégawatt. En 2019, Roscosmos annonçait un premier vol d’essai pour 2030.

Depuis l’invasion de l’Ukraine en février 2022, le programme spatial russe a été amputé de la plupart de ses partenariats internationaux et d’une part significative de son budget. Dmitri Rogozine, alors directeur de Roscosmos, a été remplacé par Iouri Borissov en juillet 2022. Le programme TEM n’a pas été annulé, mais ses échéances glissent. La Russie conserve le savoir-faire théorique. Elle a perdu la capacité industrielle de le déployer seule. Et pourtant, sous-estimer la base de connaissances nucléaires russes serait une erreur stratégique que l’Occident a déjà commise dans d’autres domaines.

L’échec au lancement n’est pas le vrai danger

Le scénario qui empêche de dormir les ingénieurs de sûreté n’est pas l’explosion d’une fusée portant un réacteur éteint. L’uranium-235 faiblement irradié ne présente qu’un risque radiologique limité en cas de dispersion atmosphérique. Le vrai scénario cauchemar, c’est un réacteur activé en orbite qui retombe sur Terre de manière incontrôlée. C’est exactement ce qui s’est produit le 24 janvier 1978, quand le satellite soviétique Cosmos 954, équipé d’un réacteur BES-5 actif, s’est écrasé dans le nord du Canada, dispersant des débris radioactifs sur 124 000 kilomètres carrés de territoire.

L’opération de nettoyage, baptisée Morning Light, a coûté 14 millions de dollars canadiens de l’époque. Douze fragments hautement radioactifs ont été retrouvés dans les Territoires du Nord-Ouest. Le Canada a envoyé une facture de 6 millions de dollars à l’Union soviétique, qui en a payé 3. Cet incident a traumatisé la communauté spatiale internationale et contribué directement au gel des programmes nucléaires spatiaux américains pendant des décennies.

Un incident. Un seul. Et quarante ans de paralysie. Le rapport bénéfice-risque du nucléaire spatial est écrasant en faveur du nucléaire. Mais la politique ne fonctionne pas sur des rapports bénéfice-risque. Elle fonctionne sur des images. Et l’image de Cosmos 954 brûle encore dans les mémoires institutionnelles.

La contamination lunaire, un débat naissant

Installer un réacteur sur la Lune pose une question que les traités existants ne tranchent pas clairement. Le Traité de l’espace de 1967 interdit de placer des armes nucléaires en orbite ou sur les corps célestes, mais ne dit rien des réacteurs civils. Les accords Artemis, signés par 43 pays en date de 2025, mentionnent l’utilisation pacifique de l’énergie nucléaire sans en définir les limites opérationnelles.

Que se passe-t-il si un réacteur lunaire fuit ? La Lune n’a pas d’atmosphère pour disperser les contaminants, pas de nappe phréatique pour les absorber. Mais elle n’a pas non plus de biosphère à protéger. La contamination radioactive d’un cratère inhabité est-elle un problème environnemental ou une question philosophique ? Les juristes du droit spatial ne sont pas d’accord entre eux. Les ingénieurs, eux, calculent les blindages.

2030 est dans quatre ans

Quatre ans. Pour concevoir, fabriquer, tester, certifier, intégrer et lancer un réacteur nucléaire sur la Lune. Le programme Apollo a mis huit ans entre le discours de Kennedy et le premier pas de Neil Armstrong. Le télescope spatial James Webb a pris 25 ans entre sa conception initiale et son lancement. Le système de lancement SLS a accumulé plus de 10 ans de retard. L’histoire de la NASA est pavée de calendriers ambitieux devenus des décennies de développement.

Le réacteur FSP devra passer par les certifications du département de l’Énergie, de la Nuclear Regulatory Commission — même si l’agence n’a pas juridiction formelle sur les lancements spatiaux — et obtenir l’approbation environnementale du lancement via un Environmental Impact Statement. Ce dernier processus prend à lui seul entre 18 et 36 mois. Un calendrier réaliste, selon plusieurs experts cités par SpaceNews, situe le premier déploiement lunaire entre 2032 et 2035.

2030 est une date politique. 2033 est une date d’ingénieur. 2035 est une date réaliste. La question n’est pas de savoir si le réacteur arrivera sur la Lune. C’est de savoir si les Chinois y auront déjà le leur quand il arrivera.

Le facteur politique : un mémo ne survit pas toujours à un mandat

Le mémo de la Maison-Blanche est un document de politique exécutive. Il n’a pas force de loi. Un changement d’administration peut l’annuler, le modifier ou simplement cesser de le financer. Le programme Constellation de George W. Bush, qui devait ramener des Américains sur la Lune en 2020, a été annulé par Barack Obama en 2010. Le programme Artemis lui-même a survécu à deux transitions présidentielles, mais à chaque fois au prix de retards et de restructurations.

Le nucléaire spatial est particulièrement vulnérable aux changements politiques parce qu’il combine deux sujets inflammables : le nucléaire et les dépenses spatiales. Un sénateur opposé au nucléaire dans la commission des appropriations peut bloquer un budget. Un accident non lié — une fuite dans une centrale terrestre, un incident de transport de matières fissiles — peut suffire à geler le programme pendant des années. La technologie est prête. La physique est connue. L’obstacle n’a jamais été scientifique.

De l’exploration à l’habitation

Quarante kilowatts, c’est la consommation électrique moyenne de huit maisons européennes. Transposés sur la Lune, ces 40 kilowatts permettraient de faire fonctionner un électrolyseur capable de produire 2 à 3 tonnes d’oxygène par an à partir du régolithe lunaire. L’oxygène lunaire ne sert pas seulement à respirer — il constitue la masse principale du carburant des fusées. Produire de l’oxygène sur la Lune, c’est transformer la Lune en station-service pour le système solaire.

Tatiana, 34 ans, ingénieure thermique chez Lockheed Martin à Houston, travaille sur les échangeurs de chaleur du programme FSP depuis 2023. Elle décrit son travail ainsi : « Je conçois le système qui empêchera un réacteur de fondre dans un endroit où il fait moins 170 la nuit et plus 120 le jour. » Le défi thermique est l’un des plus complexes du programme. Sur Terre, les réacteurs évacuent leur chaleur dans l’eau ou l’air. Sur la Lune, il n’y a ni l’un ni l’autre. La chaleur ne peut être évacuée que par rayonnement, ce qui exige des radiateurs massifs déployés à la surface.

Quarante kilowatts. Ce n’est rien à l’échelle terrestre. C’est tout à l’échelle lunaire. C’est la différence entre planter un drapeau et construire un monde. Entre une visite et une adresse.

L’eau, l’oxygène, le carburant

Les données du Lunar Reconnaissance Orbiter et de la mission indienne Chandrayaan-1 ont confirmé la présence de glace d’eau dans les cratères en ombre permanente du pôle Sud lunaire. Les estimations varient entre 100 millions et 1 milliard de tonnes. Extraire cette glace, la fondre, la purifier, puis la décomposer par électrolyse en hydrogène et oxygène nécessite une quantité d’énergie considérable — et constante. Le nucléaire est le seul moyen de fournir cette énergie dans un cratère qui ne voit jamais le soleil.

Un kilogramme d’eau lunaire transformé en carburant sur place représente potentiellement des dizaines de milliers de dollars d’économie par rapport à un kilogramme lancé depuis la Terre. La NASA estime qu’envoyer un kilogramme de charge utile sur la surface lunaire coûte actuellement entre 50 000 et 100 000 dollars avec le SLS. Si le réacteur FSP permet de produire du carburant lunaire, il se rembourse en quelques mois d’opération. L’économie spatiale change de nature : de la logistique pure, elle devient extraction et transformation.

Le plutonium qui a exploré Jupiter et Saturne

Le nucléaire dans l’espace n’est pas nouveau. Il est ancien, discret et omniprésent. Les générateurs thermoélectriques à radio-isotopes — RTG — alimentent les sondes spatiales depuis 1961. Voyager 1 et 2, lancées en 1977, fonctionnent toujours grâce à leurs RTG au plutonium-238, à plus de 24 milliards de kilomètres de la Terre. Le rover Curiosity, opérationnel sur Mars depuis août 2012, tire ses 110 watts d’un RTG. Perseverance, arrivé en février 2021, utilise le même type de source.

Mais un RTG n’est pas un réacteur. Un RTG produit de la chaleur par décroissance radioactive naturelle — aucune réaction en chaîne, aucune fission contrôlée. La puissance maximale d’un RTG est de quelques centaines de watts. Le saut vers un réacteur à fission de 40 kilowatts représente un facteur 100 à 400 en termes de puissance. C’est la différence entre une lampe de poche et le réseau électrique d’un village.

Le plutonium-238 a porté l’humanité jusqu’aux confins du système solaire. La fission contrôlée doit maintenant l’ancrer quelque part. Le nomadisme spatial a besoin d’une adresse. Et une adresse a besoin d’une prise électrique.

La pénurie de plutonium-238

Les États-Unis ont cessé de produire du plutonium-238 en 1988. Pendant des années, la NASA a acheté son stock à la Russie — ironie stratégique qui n’a échappé à personne. La production a repris au Oak Ridge National Laboratory en 2015, mais le rythme reste lent : environ 1,5 kilogramme par an, alors qu’une mission comme Dragonfly — prévue pour Titan en 2028 — nécessite à elle seule 4,8 kilogrammes.

Cette pénurie renforce l’argument en faveur des réacteurs à fission. L’uranium-235 est abondant, son enrichissement maîtrisé, sa chaîne d’approvisionnement industrialisée. Un réacteur FSP utilisant de l’uranium hautement enrichi s’inscrit dans une filière existante — celle des réacteurs navals américains — plutôt que dans une filière artisanale et déficitaire. Le passage du RTG au réacteur n’est pas seulement un gain de puissance. C’est un gain de souveraineté énergétique.

Qui contrôle l’énergie contrôle la présence

Sur Terre, les guerres de l’énergie ont façonné le vingtième siècle. Le pétrole a dessiné les frontières du Moyen-Orient. Le gaz naturel a donné à la Russie un levier sur l’Europe. L’uranium enrichi a créé le club nucléaire. Sur la Lune, la logique sera identique : la nation qui fournit l’énergie fournit les règles. Un réacteur FSP américain sur le pôle Sud lunaire n’est pas seulement un équipement scientifique. C’est une infrastructure souveraine.

Les accords Artemis prévoient que chaque nation signataire peut établir des « zones de sécurité » autour de ses installations lunaires. Un réacteur nucléaire nécessite une zone d’exclusion radiologique. Cette zone d’exclusion devient de facto un territoire contrôlé. Pas une souveraineté au sens du Traité de 1967 — mais une exclusivité opérationnelle qui revient au même. Le premier réacteur posé au pôle Sud lunaire déterminera qui accède aux sites les plus riches en glace d’eau.

Nous avons déjà vu ce film. Le pétrole, le gaz, l’uranium terrestre — chaque source d’énergie a engendré son empire. Le réacteur lunaire n’est pas un outil scientifique. C’est un acte de souveraineté déguisé en expérience technologique. Et tout le monde le sait.

La Lune comme test pour Mars

Tout ce que la NASA apprendra avec le FSP sur la Lune sera directement transposable à Mars. La planète rouge reçoit 43 pour cent de l’énergie solaire que reçoit la Terre — et les tempêtes de poussière martiennes peuvent réduire cette énergie à presque rien pendant des semaines. La tempête globale de 2018 a réduit la production d’énergie du rover Opportunity à zéro, provoquant sa mort après 15 ans de service. Un réacteur nucléaire aurait maintenu Opportunity en vie.

Pour une base martienne habitée, les besoins énergétiques sont estimés à plusieurs centaines de kilowatts. La NASA envisage des batteries de quatre à six réacteurs FSP fonctionnant en parallèle. La Lune est le banc d’essai. Si un réacteur dysfonctionne à trois jours de voyage de la Terre, les astronautes peuvent être évacués. Sur Mars, à six mois de voyage, une panne énergétique est une condamnation à mort. La fiabilité devra être absolue. Il n’y aura pas de deuxième chance.

L’ESA regarde passer les réacteurs

L’Agence spatiale européenne n’a aucun programme de réacteur spatial à fission. Aucun. L’ESA développe des RTG améliorés à base d’américium-241 — un sous-produit du retraitement du combustible nucléaire civil — dans le cadre de son programme de sources d’énergie radio-isotopiques. La puissance visée : quelques dizaines de watts. Des ordres de grandeur en dessous de ce que préparent les Américains et les Chinois.

La France possède le CEA, l’un des premiers organismes mondiaux en matière de fission nucléaire. Le Royaume-Uni a annoncé en 2023 un investissement de 2,9 millions de livres dans la propulsion nucléaire spatiale via Rolls-Royce. La somme est dérisoire — moins que le prix d’un appartement à Kensington. L’Europe a le savoir-faire nucléaire. Elle n’a ni le budget spatial, ni la volonté politique, ni la culture du risque nécessaire pour mettre un réacteur sur une fusée. Et pourtant, elle prétend être un acteur spatial de premier plan.

L’Europe sait fissionner l’atome. Elle ne sait pas fissionner ses propres inhibitions. Pendant que Washington signe des mémos et que Pékin coule du lithium liquide, Bruxelles organise des groupes de travail sur la gouvernance spatiale responsable. La Lune n’attendra pas les conclusions.

La dépendance stratégique qui vient

Si l’Europe n’a pas de capacité nucléaire spatiale propre, elle devra dépendre des États-Unis — ou de la Chine — pour toute présence lunaire prolongée. La dépendance énergétique spatiale reproduira la dépendance énergétique terrestre. L’Europe a mis une décennie à réduire sa dépendance au gaz russe après l’invasion de l’Ukraine. Elle est en train de créer, par inaction, une dépendance spatiale équivalente.

Le programme Moon Village, concept promu par l’ancien directeur de l’ESA Jan Wörner dès 2016, imaginait une base lunaire internationale ouverte à tous. Belle idée. Mais une base sans source d’énergie propre est une base dépendante. Et une base dépendante n’est pas un village — c’est un campement sous tutelle. L’autonomie commence par les watts.

Le réacteur qui transforme la visite en installation

Apollo a planté des drapeaux. Artemis doit planter des réacteurs. La différence entre les deux gestes est la différence entre le tourisme et la colonisation. Un drapeau dit « nous sommes venus ». Un réacteur dit « nous restons ». Et un réacteur nucléaire, par sa durée de vie de 10 à 15 ans sans rechargement, dit quelque chose de plus définitif encore : nous ne partirons pas.

Le régolithe lunaire contient de l’oxygène, du silicium, du fer, du titane, de l’aluminium. Avec assez d’énergie, chacun de ces éléments peut être extrait et transformé. L’impression 3D à partir de matériaux lunaires a été démontrée en laboratoire par l’ESA et plusieurs universités. Ce qui manque sur la Lune, ce n’est pas la matière première. C’est le courant électrique pour la transformer. Le réacteur FSP est la clé qui ouvre la porte de l’industrialisation lunaire.

Et cette image restera. Quelque part dans un cratère du pôle Sud, entre 2030 et 2035, un réacteur de la taille d’une poubelle résidentielle commencera à fissionner de l’uranium dans le silence absolu du vide. Pas de bruit. Pas de vapeur. Pas de cheminée. Juste des radiateurs rougeoyants dans la nuit lunaire, évacuant silencieusement la chaleur résiduelle de la fission, seule lumière artificielle à des centaines de milliers de kilomètres à la ronde. Un point rouge dans l’obscurité totale d’un monde mort. Le premier foyer d’un monde à naître.

Signé Maxime Marquette, chroniqueur