Les moteurs de fusées actuels sont efficaces pour s'arracher à la gravitation terrestre mais ils nécessiteront trop de carburant pour envisager les déplacements nécessaires à l'exploration spatiale lointaine.
Le physicien du MIT Franklin R. Chang Díaz, également Président et CEO de la société Ad Astra Rocket Company qui commercialise VASIMR, se voit accordé la confiance de la NASA grâce à son moteur Plasma.
55 à 400 millions de kilomètres, c’est la distance variante qui sépare la Terre de Mars sur une période d’un an et demi.
Les technologies chimiques qui équipent actuellement les moteurs de fusées brûlent de la poudre ou des mélanges de carburants liquides qui permettent d’atteindre de grandes vitesses rapidement. Cependant, avec ces technologies, au plus proche passage de Mars, un voyage habité Terre-Mars durerait 6 mois. Le séjour sur la planète rouge serait ensuite de 18 mois dans l’attente d’une fenêtre de retour. Au total, la mission durerait près de 3 années. Dans ces conditions, il reste encore difficile d’envisager envoyer des hommes sur Mars dans un futur proche.
Le moteur Plasma VASIMR, quant à lui repose sur l’énergie électrique collectée par des panneaux solaires ou produite par un réacteur nucléaire embarqué. Cette électricité est ensuite utilisée pour ioniser un mélange d’hydrogène et d’hélium. Une fois chauffée à très haute température, cette solution va se transformer en plasma. Des champs magnétiques vont ensuite diriger et accélérer le plasma dans les tuyères du moteur VASIMR qui va propulser en continu le vaisseau à très grande vitesse – 198 000 Km/heure soit 55 Km/seconde.
A mi-parcours, à cette vitesse, il faudra inverser la poussée du moteur pour pouvoir freiner et être capturer par la force gravitationnelle de Mars.
La durée du voyage serait alors de 39 jours contre 6 mois avec les technologies actuelles et la mission pourrait ne durer que 5 à 6 mois maximum en permettant aux astronautes de repartir dans la même période sans avoir à attendre la prochaine fenêtre de retour.
Afin de développer cette technologie, Ad Astra Rocket Company, devra concevoir un modèle plus raisonnable, le VX-200.
Les applications potentielles sont nombreuses (Voyage habité vers la Lune, interventions sur les satellites, etc.) mais le premier objectif est pour un déploiement orbital en 2013 en conditions réelles sur ISS notre Station Spatiale Orbitale.
D'où les travaux sur des systèmes de propulsion alternatifs. La NASA a déjà soutenu trois projets en ce sens depuis 2015, indique le site Ars Technica, et l'un des plus prometteurs est un le moteur a plasma qui permettrait à terme de réduire le voyage Terre-Mars à quelques semaines au lieu de plusieurs mois.
C'est le projet VASIMR développé par la société Ad Astra Rocket Company et dont le concept a été imaginé dans les années 1970. Il utilise le principe de la création d'un plasma excité qui est ensuite évacué à grande vitesse par une tuyère.
Selon l'accord prévu avec la NASA, Ad Astra doit en principe démontrer la robutesse de son moteur plasma en l'activant durant 100 heures avec une puissance de 100 Kilowatts .
L'entreprise a indiqué qu'elle comptait toujours atteindre cet objectif et a réussi jusqu'à présent à faire fonctionner son moteur plasma durant 10 heures, en temps cumulé.
Ars Technica précise que si début 2017, le moteur ne pouvait fonctionner que sur des durées de 30 secondes, il est désormais en mesure de rester activé 5 minutes durant. Il reste encore à régler des problèmes de condensation se formant dans la chambre à vide qui requièrent d'affiner les réglages du moteur.
A mesure que le moteur est optimisé, les temps de fonctionnement peuvent être progressivement allongé et le cap des 100 heures de fonctionnement devraient être atteint durant l'été ou à l'automne 2018, indique Ad Astra.
Pour fournir l'énergie nécessaire à la création du plasma, on peut imaginer dans un premier temps un apport d'énergie électrique amené par des panneaux solaires, apportant une poussée modérée mais efficiente pour l'acheminement de charges utiles de la Terre à la Lune ou vers Mars.
Par la suite, de l'énergie thermonucléaire pourrait assurer un apport d'énergie plus important pour fournir des poussées plus intenses et atteindre de plus grandes vitesses.