Propulser la génération Artemis : partenariat entre la NASA et le DOE pour un réacteur nucléaire lunaire

Dans une initiative qui marque un changement de paradigme pour l'habitation lunaire à long terme, la NASA et le département de l'Énergie des États-Unis (DOE) ont officiellement codifié un partenariat pour développer des réacteurs à fission nucléaire destinés à être utilisés sur la Lune. Cette collaboration, finalisée par un protocole d'accord (MOU) annoncé à la mi-janvier 2026, vise à surmonter l'obstacle le plus important auquel est confronté le programme Artemis : une alimentation électrique continue et à haut rendement. Alors que l'agence passe de missions de courte durée à une infrastructure lunaire permanente, le développement des systèmes d'énergie de fission en surface (Fission Surface Power - FSP) est devenu la pierre angulaire technologique pour survivre à l'environnement lunaire hostile et, à terme, propulser les explorateurs humains vers Mars.

Le défi énergétique de la surface lunaire

L'environnement lunaire présente un ensemble unique de défis que l'énergie solaire traditionnelle — pilier de l'exploration spatiale depuis des décennies — ne peut pas pleinement relever. Un seul jour lunaire dure environ 708 heures, ce qui inclut une période d'obscurité éprouvante de 354 heures (14 jours). Pendant cette nuit lunaire, les températures chutent à près de -173 degrés Celsius (-280 degrés Fahrenheit). Sans une source constante d'énergie thermique, l'électronique sensible et les systèmes de survie tomberaient en panne, mettant fin de fait à toute mission nécessitant une présence humaine prolongée. Les panneaux solaires, bien qu'efficaces pendant la journée, nécessitent des systèmes de stockage par batteries massifs et lourds pour combler les deux semaines d'obscurité, ce qui les rend logistiquement prohibitifs pour les applications industrielles à haute puissance.

La fission nucléaire offre une solution énergétique fiable et à haute densité qui fonctionne indépendamment de la lumière du soleil. Selon un rapport de Jeff Foust pour SpaceNews, le programme FSP est conçu pour produire un système capable de générer au moins 100 kilowatts de puissance — de quoi alimenter simultanément plusieurs habitats et installations d'extraction de ressources. Contrairement aux réseaux solaires, qui doivent être gigantesques pour capter suffisamment d'énergie, un réacteur nucléaire est compact et peut être placé dans des régions perpétuellement ombragées, comme le pôle sud lunaire, où l'on pense que de la glace d'eau est piégée. Cette régularité est vitale pour maintenir la gestion thermique, empêchant le refroidissement extrême catastrophique (« cold-soaking ») des équipements pendant la longue nuit lunaire.

Le partenariat stratégique NASA-DOE

La répartition des tâches au sein de cet accord interinstitutionnel tire parti des forces spécifiques de deux des organisations les plus avancées techniquement des États-Unis. En vertu du protocole d'accord signé par l'administrateur de la NASA, Jared Isaacman, et le secrétaire à l'Énergie, Chris Wright, la NASA servira de principal financeur et gestionnaire de programme. L'agence est responsable de la définition des exigences de la mission et de la fourniture des données nécessaires pour garantir que les réacteurs répondent aux normes de sécurité des vols spatiaux. Inversement, le DOE assurera la surveillance technique de la conception des réacteurs et de la conformité réglementaire. Crucialement, le DOE est chargé de fournir environ 400 kilogrammes d'uranium faiblement enrichi à teneur élevée (HALEU), qui alimentera à la fois les unités de test au sol et le futur réacteur de vol.

Cette collaboration n'est pas sans précédent ; la NASA et le DOE travaillent ensemble depuis des décennies sur les générateurs thermoélectriques à radioisotope (RTG) pour des sondes spatiales lointaines comme Voyager et Perseverance. Cependant, comme l'a noté le secrétaire Wright dans un communiqué, ce projet représente « l'une des plus grandes prouesses techniques de l'histoire de l'énergie nucléaire et de l'exploration spatiale ». L'accord simplifie le processus de transposition de l'expertise nucléaire terrestre en matériel spatial certifié, garantissant que le programme FSP reste sur la bonne voie pour une date de lancement cible d'ici la fin de 2029. Cet alignement stratégique est une condition préalable à l'objectif plus large du programme Artemis d'établir un « âge d'or » de la découverte.

Explication de la technologie d'énergie de fission en surface

Le système FSP utilise un petit réacteur nucléaire pour générer de la chaleur, qui est ensuite convertie en électricité par un système de conversion de puissance, tel qu'un moteur Stirling ou une turbine à cycle de Brayton. Dans le vide de la surface lunaire, la gestion de la chaleur est un défi de conception critique. Bien que le réacteur génère de la chaleur pour produire de l'énergie, il doit également évacuer l'excès de chaleur résiduelle via des radiateurs spécialisés. Les objectifs de conception actuels visent un système de la classe des 100 kilowatts, suffisamment robuste pour être lancé par une fusée et posé sur la surface lunaire sans compromettre l'intégrité de son blindage ou du confinement du combustible.

La décision d'utiliser le combustible HALEU est un pivot significatif dans la méthodologie du programme. Comme souligné dans la deuxième version de l'annonce de propositions de partenariat (AFPP) publiée en décembre 2025, la NASA exige désormais explicitement l'utilisation du HALEU pour s'aligner sur les « développements en cours dans les microréacteurs terrestres ». Le HALEU contient entre 5 % et 20 % d'uranium 235, offrant une densité énergétique plus élevée que l'uranium faiblement enrichi utilisé dans les centrales électriques commerciales, tout en restant en dessous des niveaux d'enrichissement qui déclenchent des préoccupations de prolifération des armes nucléaires. Ce choix équilibre le besoin de haute performance avec les normes de sécurité mondiales et les tendances industrielles nationales.

Logistique et système d'atterrissage humain

L'un des changements les plus notables dans la stratégie de la NASA concerne la logistique de livraison. Dans les versions précédentes de l'appel à propositions du programme, les partenaires commerciaux devaient assurer leur propre transport vers la Lune. Cependant, l'AFPP révisée indique que la NASA fournira désormais des services de lancement et d'atterrissage via son programme de système d'atterrissage humain (Human Landing System - HLS). Cela signifie que le réacteur sera probablement acheminé vers la surface lunaire par un véhicule de transport lourd géré soit par SpaceX, soit par Blue Origin, les principaux contractants pour les missions d'atterrissage Artemis.

Ce changement allège la charge pesant sur les concepteurs nucléaires, leur permettant de se concentrer strictement sur l'ingénierie du réacteur plutôt que sur la mécanique orbitale et la descente lunaire. Les propositions de l'industrie devraient présenter des stratégies pour intégrer leurs conceptions de réacteurs directement avec les équipes des contractants du HLS. Cette approche intégrée garantit que le réacteur, qui sera une charge utile lourde et sensible, sera manipulé par la même infrastructure que celle qui transportera la prochaine génération d'astronautes vers le pôle sud lunaire, réduisant ainsi les risques de la mission et rationalisant le calendrier d'Artemis.

Impact sur le programme Artemis et au-delà

La mise en œuvre de l'énergie nucléaire sur la Lune n'est pas seulement une question de commodité ; c'est le catalyseur de l'utilisation des ressources in situ (ISRU). Pour séjourner sur la Lune de manière durable, les astronautes devront éventuellement « vivre sur le terrain » en extrayant l'oxygène du régolithe lunaire et l'eau de la glace souterraine. Ces processus d'extraction chimique sont énergivores et nécessitent une source d'énergie constante et à haut rendement que les panneaux solaires ne peuvent pas fournir de manière fiable à grande échelle. Un réacteur de 100 kilowatts faciliterait le traitement à l'échelle industrielle des matériaux lunaires, ouvrant la voie à la production de propergol pour fusées et d'air respirable.

De plus, le programme FSP sert de banc d'essai critique pour les futures missions habitées vers Mars. Un voyage vers la planète rouge implique des durées plus longues et des contraintes environnementales encore plus extrêmes, notamment des tempêtes de poussière qui peuvent occulter le soleil pendant des mois. La technologie développée pour la surface lunaire — des réacteurs à fission compacts, fiables et durables — sera directement adaptable aux missions martiennes. En maîtrisant l'énergie nucléaire sur la Lune, la NASA pose concrètement les fondations énergétiques de l'expansion de l'humanité dans le système solaire lointain.

Sécurité, durabilité et préoccupations du public

L'introduction de matières nucléaires dans l'exploration spatiale nécessite des protocoles de sécurité rigoureux et le respect des traités internationaux. La NASA et le DOE ont souligné que les réacteurs ne seront pas activés tant qu'ils n'auront pas atteint leur destination finale sur la surface lunaire, garantissant qu'aucune fission nucléaire ne se produise pendant les phases de lancement ou de transit. Cette stratégie de « lancement à froid » atténue considérablement le risque de contamination radioactive en cas d'échec au lancement. De plus, l'utilisation du combustible HALEU réduit le risque de dangers environnementaux à long terme par rapport à des alternatives plus enrichies.

La durabilité et le déclassement sont également au cœur de la planification à long terme du programme. Les agences élaborent des procédures pour l'élimination sûre des réacteurs à la fin de leur vie opérationnelle, impliquant probablement un « enfouissement » dans des cratères lunaires stables ou des zones d'isolement désignées. Le blindage contre les radiations pour les astronautes lunaires est un autre axe majeur, avec des conceptions utilisant soit le régolithe lunaire lui-même, soit des matériaux synthétiques avancés pour créer une zone tampon entre le réacteur et les habitats humains. Ces mesures sont conçues pour garantir que la colonie lunaire reste un environnement sûr pour les scientifiques et les explorateurs pendant des décennies.

L'avenir de l'énergie de fission en surface

En cette fin de janvier 2026, l'industrie attend actuellement la version finale de l'annonce de propositions de partenariat (AFPP). Bien qu'il y ait eu de légers retards dans la publication de cet appel final, la NASA a assuré aux partenaires commerciaux potentiels qu'ils disposeraient d'une fenêtre de 60 jours pour soumettre leurs propositions une fois le document publié. Les retours des versions précédentes ont déjà façonné un cadre plus collaboratif et logistiquement solide, mettant l'accent sur l'importance du combustible HALEU et de l'intégration au HLS.

Les mois à venir seront charnières alors que le secteur privé — allant des géants traditionnels de l'aérospatiale aux startups nucléaires spécialisées — présentera ses visions pour le premier réacteur lunaire. Avec une date de lancement cible fin 2029, la pression est forte pour passer des modèles théoriques au matériel prêt pour le vol. Ce partenariat entre la NASA et le DOE représente plus qu'un simple accord technique ; c'est un engagement envers l'infrastructure nécessaire du futur, garantissant que lorsque le prochain pas de géant sera fait, les lumières resteront allumées.