Science-fiction contre. Fait scientifique : le potentiel de l’hélium-3 de Starfield en tant que ressource

Chaque bonne œuvre de science-fiction contient une bonne quantité de connaissances colorées et de jargon scientifique pour donner à son décor une belle touche de fantaisie technologiquement avancée. Souvent, cela inclut une sorte de source d’énergie fantastique. « Star Wars » a ses cristaux Kyber ; « Star Trek » fait réfléchir les physiciens sur ses phaseurs, ainsi que sur ses cristaux de dilithium et ses noyaux de distorsion. Pendant ce temps, la version 2023 de Bethesda, « Starfield », voit les joueurs extraire du gaz hélium-3 afin d’alimenter les vaisseaux qui leur permettent de traverser l’univers du jeu, connu sous le nom de Settled Systems. Et bien que le jeu appelé « « Skyrim » dans l’espace » (via le Washington Post) du réalisateur Todd Howard semble avoir une source d’énergie aussi fictive que le Starborn, ce n’est pas tout à fait vrai. Au contraire, les chercheurs envisagent l’hélium-3 comme source possible d’énergie nucléaire – et ce faisant, ils se tournent vers le ciel.

D’une manière générale, les scientifiques réels espèrent accomplir ce que font les joueurs de « Starfield » dans le cadre de leur boucle de jeu habituelle. Il ne s’agit pas de voler dans l’espace avec un moteur gravitationnel fictif déformant l’espace – du moins, pas exactement, et pas dans ce cas particulier – mais plutôt de mettre en place des opérations minières sur des corps extraterrestres afin de collecter cet isotope spécial de l’hélium, puis de l’utiliser pour produire de l’énergie propre. Bien entendu, ce processus est loin d’être aussi simple pour nous que pour nos protagonistes de jeux vidéo, et les projets de centrales nucléaires utilisant l’hélium-3 se heurtent encore à quelques obstacles. Mais « Starfield » dresse un tableau étonnamment raisonnable d’un avenir possible.

Dans « Starfield », les joueurs doivent extraire de l’hélium-3 à partir de plusieurs endroits différents, y compris certains des voisins de la Terre, comme sa propre lune, les lunes de Jupiter et même Mercure. Cependant, cette idée ne vient pas entièrement des développeurs de Bethesda ; La NASA avait déjà discuté de cette idée des décennies plus tôt.

En général, la Lune accueille des dépôts d’hélium-3 à sa surface, apportés régulièrement par le vent solaire, totalement inhibés en raison de l’absence d’atmosphère et de champ magnétique puissant. Selon un rapport de la NASA de 2021, des chercheurs ont estimé en 1985 qu’il pourrait y avoir un million de tonnes de cette substance dans les 3 premiers mètres du sol lunaire. Au cours des deux années qui ont suivi cette estimation, la NASA a sérieusement étudié les moyens d’exploiter l’hélium-3 lunaire. En 1987, ils ont créé le Wisconsin Center for Space Automation and Robotics pour créer spécifiquement des plates-formes minières conceptuelles qui pourraient un jour être déployées sur la Lune, et en 1988, ils ont organisé un atelier pour discuter de la faisabilité de telles opérations et si l’énergie nucléaire potentielle en vaudrait le coût. En fin de compte, cette conférence a déterminé qu’il s’agirait d’un effort à long terme qui nécessiterait d’énormes progrès technologiques (ainsi que des plans concrets pour que la NASA ramène des humains sur la Lune), mais même dans les années 2000, les ingénieurs concevaient des plates-formes minières potentielles, la plupart basées sur l’idée de chauffer des lots de sol lunaire (ou régolithe) afin qu’il libère l’hélium stocké. Ces recherches se sont en fait poursuivies, avec des études menées dans les années 2010 pour mieux comprendre les mécanismes derrière le fonctionnement de ce processus et les moyens de le rendre plus efficace.

Il existe deux types différents de schémas énergétiques nucléaires : la fission, ou la division de gros atomes, et la fusion, la combinaison de deux atomes plus petits. Les centrales électriques commerciales actuelles utilisent la fission nucléaire, mais l’hélium-3 entre en jeu dans les recherches en cours sur la fusion nucléaire.

À l’heure actuelle, la recherche sur la fusion se concentre largement sur le deutérium et le tritium, deux isotopes lourds différents de l’hydrogène. Ils sont fusionnés pour créer un atome d’hélium normal et un neutron de haute énergie, ce dernier étant essentiellement la source de ce que nous considérons comme une énergie nucléaire utilisable. Cependant, ce neutron énergétique pose également des problèmes d’ingénierie ; il faudrait des murs très résistants pour absorber toute cette énergie cinétique, et ces murs devraient être éliminés comme des déchets nucléaires hautement radioactifs, potentiellement aussi souvent que tous les deux ans.

La fusion de l’hélium-3 pourrait bien être la solution au problème des déchets nucléaires. Les réactions impliquant l’hélium-3 avec le deutérium produiraient très peu de neutrons énergétiques et un grand nombre de protons chargés positivement, qui peuvent être transformés directement en électricité sans avoir besoin de heurter de gros murs pour dissiper leur énergie. En d’autres termes, il n’y aurait qu’une quantité relativement faible de déchets nucléaires de faible activité à traiter toutes les quelques décennies. Allez plus loin et vous découvrirez la forme idéalisée de cette réaction ; la fusion de l’hélium-3 avec lui-même, créant de l’hélium-4, deux protons et aucun neutron. En théorie, il s’agit d’une réaction qui crée de l’énergie sans aucun déchet nucléaire – même si, en réalité, cela se traduit probablement par des quantités marginales de déchets radioactifs de faible activité – et qui a été réalisée, bien qu’à une petite échelle non commerciale. De plus, l’hélium-3 contenu dans la couche supérieure du régolithe lunaire pourrait fournir une énergie égale à mille fois la consommation annuelle mondiale (via Joule). L’un des plus gros problèmes est simplement de le ramener sur Terre.