La société américaine City Labs a récemment annoncé que son satellite d'essai transportant une charge utile à propulsion nucléaire était entré avec succès en orbite terrestre basse, devenant ainsi le premier satellite au monde à être lancé avec une charge utile à propulsion nucléaire commerciale. Le satellite a été monté sur le lanceur Falcon 9 de SpaceX sous la forme d'un cubesat « Betavoltaic Orbital High-Reliability » (BOHR) et a été lancé dans le cadre de la mission de covoiturage « Transporter-17 » pour démontrer la technologie de l'énergie nucléaire spatiale utilisant le tritium comme source d'énergie.

Bien avant que l’humanité ne lance le premier satellite artificiel en 1957, l’idée d’utiliser l’énergie nucléaire pour la propulsion spatiale et l’alimentation électrique avait été sérieusement discutée. Après être entrés dans l’ère spatiale, les États-Unis et l’Union soviétique ont successivement adopté des systèmes d’énergie nucléaire sur de nombreux satellites militaires et expérimentaux, en particulier dans des missions telles que la reconnaissance radar et la surveillance météorologique qui nécessitent une puissance élevée et où les panneaux solaires ne peuvent pas répondre à la demande. À mesure que la superficie et l'efficacité des panneaux solaires des satellites augmentent et que la consommation électrique des équipements électroniques aérospatiaux diminue de manière significative, ces systèmes d'énergie nucléaire sont progressivement limités à une utilisation dans les missions d'exploration de l'espace lointain vers le système solaire externe.

Ces dernières années, le ministère américain de la Défense a commencé à réexaminer la technologie de l’énergie nucléaire orbitale, dans l’espoir de créer une nouvelle solution énergétique pour les satellites militaires, plus robuste, moins vulnérable aux attaques et plus sûre que les systèmes traditionnels à base d’uranium et de plutonium. Le projet BOHR est l'un des produits de cette tendance. Il n'est pas seulement utilisé pour vérifier les performances et la fiabilité en orbite de la technologie nucléaire de City Labs, mais il se positionne également comme un « explorateur de voie » dans le cadre réglementaire fédéral existant en matière de sécurité spatiale, ouvrant la voie à des systèmes nucléaires spatiaux plus commerciaux à l'avenir.

Dans l'histoire des vols spatiaux, lorsqu'il s'agit de « satellites à propulsion nucléaire », beaucoup de gens penseront à l'accident au cours duquel le satellite soviétique Kosmos 954 a perdu le contrôle et est rentré dans l'atmosphère le 24 janvier 1978. À cette époque, le satellite transportait un réacteur à fission nucléaire BES-5 contenant environ 31,1 kilogrammes d'uranium 235 hautement enrichi. Il était censé envoyer le réacteur sur une « orbite de cimetière » grâce à un système de séparation automatique de sécurité, mais le système n'a pas fonctionné correctement, provoquant la désintégration incontrôlable du satellite et la dispersion de débris radioactifs sur une zone d'environ 600 kilomètres au Canada. Bien que l'accident se soit produit dans une zone sauvage relativement peu peuplée, le Canada et les États-Unis ont quand même lancé des opérations de nettoyage à grande échelle, déclenchant de graves troubles diplomatiques qui ont abouti au paiement par l'Union soviétique de millions de dollars d'indemnisation.

City Labs a déclaré que BOHR est fondamentalement différent de ces satellites à réacteur nucléaire historiques en termes de principes et de risques. Tout d’abord, BOHR n’est qu’un cubesat d’une masse inférieure à 6 kilogrammes. La plate-forme elle-même utilise toujours des cellules solaires conventionnelles pour fournir l'énergie nécessaire au contrôle d'attitude du satellite et aux opérations quotidiennes. La véritable « charge d'énergie nucléaire » cette fois-ci est une charge de démonstration fonctionnant de manière indépendante, pilotée par le système d'énergie nucléaire NanoTritium β-volt développé par la société, qui fournit une puissance de sortie continue, faible mais stable pour la mission.

Contrairement aux générateurs thermoélectriques radio-isotopiques traditionnels qui génèrent de la chaleur par la désintégration de l'uranium et du plutonium, puis de l'électricité par conversion thermoélectrique, BOHR utilise le tritium, un isotope radioactif de l'hydrogène, et utilise sa désintégration bêta naturelle pour produire directement de l'électricité. Les atomes de tritium libèrent des particules bêta pendant le processus de désintégration. Ces électrons à haute énergie bombardent la jonction p-n dans le dispositif semi-conducteur, générant des paires électron-trou, formant ainsi un courant électrique et réalisant une conversion directe de l'énergie de désintégration nucléaire en énergie électrique. Cette technologie bêta volt a une faible puissance de sortie, mais elle a une durée de vie extrêmement longue et ne nécessite aucun entretien. Il est très adapté aux scénarios de charge qui nécessitent une consommation d'énergie extrêmement faible mais nécessitent de « ne jamais s'arrêter ».

Selon l'introduction, la demi-vie du tritium est d'environ 12,3 ans, de sorte que le système peut fournir de l'énergie en continu pendant plus de 20 ans sans avoir besoin de réapprovisionnement, offrant ainsi une véritable sécurité énergétique « en ligne continue » pour les charges en orbite. En termes de sécurité, le tritium émet principalement des particules bêta, qui ont un pouvoir pénétrant très faible et ne peuvent pas pénétrer dans la peau humaine. De plus, dans ce système, le tritium est fermement encapsulé sous la forme solide d’une feuille d’hydrure métallique, et il n’y a aucun risque de fuite de gaz ou d’explosion. Ceci est fondamentalement différent des premiers réacteurs qui transportaient de grandes quantités de combustible nucléaire ou des sources de chaleur radioactives de grande puissance.

BOHR était à bord de la mission SpaceX « Transporter-17 » en tant que charge utile de covoiturage et a été envoyé en orbite terrestre basse. Il a été confirmé qu'il est entré en orbite avec succès et qu'il est en cours de tests en orbite et de débogage de la plate-forme comme prévu. Le PDG de City Labs, Peter Cabauy, a déclaré après le lancement qu'il s'agissait d'une « étape historique » dans le développement de l'énergie nucléaire spatiale commerciale, prouvant que les systèmes d'énergie nucléaire sûrs, compacts et soumis à une révision réglementaire sont prêts à entrer dans la phase normale de déploiement commercial et devraient fournir un support de capacité critique pour les charges utiles des satellites qui ne sont pas limitées par les conditions d'ensoleillement et la durée de vie des batteries et doivent « ne jamais chuter ».