Zeno Power obtient 30 millions de dollars pour construire un radio-isotope

WASHINGTON - Zeno Power Systems a remporté un contrat de 30 millions de dollars pour construire un satellite alimenté par radio-isotopes pour l'US Air Force d'ici 2025.

Le contrat de quatre ans est un accord "d'augmentation stratégique du financement" qui fournit 15 millions de dollars de fonds publics, auxquels s'ajoutent 15 millions de dollars d'investisseurs privés, a déclaré à SpaceNews le cofondateur et directeur général de la société, Tyler Bernstein.

Zeno, une startup fondée en 2018, développe des systèmes d'énergie radio-isotopique (RPS), un type de technologie d'énergie nucléaire qui convertit la chaleur des matières nucléaires en décomposition directement en électricité.

Bernstein a déclaré que la société avait conçu un concept RPS pour les petits satellites dans le but de rendre la technologie plus accessible. La NASA utilise depuis des décennies le RPS pour alimenter des sondes dans l'espace lointain, mais la technologie n'a pas été commercialisée en raison du coût et des obstacles réglementaires élevés.

Le RPS de Zeno est plus petit et utilise moins de matériaux. Bernstein s'attend à ce que le système élimine les obstacles réglementaires et soit approuvé pour le lancement en 2025, profitant d'un processus d'examen plus rationalisé du gouvernement américain pour les missions spatiales à propulsion nucléaire.

L'entreprise a présenté l'idée du RPS au laboratoire de recherche de l'Air Force en 2019 et a remporté plusieurs contrats de recherche d'innovation pour les petites entreprises. La convention STRATFI a été signée en août 2022.

Bernstein a qualifié l'accord STRATFI de "validation clé" du RPS en tant que technologie viable pour alimenter les engins spatiaux militaires. Pour financer sa part du projet, la société puisera dans ses 20 millions de dollars de capital-risque de série A levés l'an dernier.

L'armée veut des satellites qui peuvent manœuvrer sans avoir à se soucier de manquer de carburant, a déclaré Bernstein. RPS soutiendrait cet objectif.

Le lieutenant-colonel Thomas Nix, chef de projet de l'US Space Force à l'AFRL, a déclaré que la technologie "permettrait une maniabilité constante entre différentes orbites, débloquant de nouvelles capacités pour le ministère de la Défense".

Les satellites auraient une alimentation "toujours allumée" pendant des années, a déclaré Nix.

Comment fonctionne RPS

Bernstein a averti que le RPS ne doit pas être confondu avec la propulsion électrique nucléaire qui repose sur des réacteurs à fission.

"Nous ne sommes pas un réacteur à fission. Nous sommes une source de radio-isotopes", a-t-il déclaré.

Le RPS s'apparente davantage à une batterie nucléaire qui utilise la chaleur générée par la désintégration d'un isotope radioactif pour produire de l'électricité.

"Ce sont vraiment des pierres chaudes dans une boîte", a déclaré Bernstein.

Les radio-isotopes se désintègrent au fil des décennies et produisent de la chaleur. Zeno a développé une méthode pour capter cette chaleur et la convertir en électricité à l'aide d'un dispositif à semi-conducteurs appelé générateur thermoélectrique. La différence de température entre l'intérieur chaud et le vide froid dans l'espace crée de l'électricité.

Un petit appareil de la taille d'une boîte à chaussures génère de l'électricité pendant des décennies, a déclaré Bernstein.

Une caractéristique clé du système de Zeno est qu'il ne repose pas sur le plutonium.

Les missions planétaires de la NASA utilisent des RPS alimentés par l'isotope 238 du plutonium, qui est rare et non disponible dans le commerce. Le ministère de l'Énergie produit juste assez de plutonium 238 pour soutenir les missions clés de la NASA.

Dans le passé, l'armée de l'air utilisait l'isotope strontium-90 comme source d'énergie, mais ses applications étaient limitées en raison de sa grande masse et de sa faible efficacité.

Le RPS de Zeno utilise un isotope de strontium avec une nouvelle conception qui se traduit par une source de chaleur plus légère. Bernstein a déclaré que la société explorait l'utilisation d'autres isotopes à l'avenir.

La première démonstration de la source de chaleur RPS de Zeno aura lieu cet été dans un laboratoire du ministère de l'Énergie.

Obstacles réglementaires

Le déploiement d'un satellite alimenté par de petites batteries nucléaires se heurterait généralement à d'énormes obstacles réglementaires, mais le processus d'approbation a été facilité par un décret exécutif de 2019 de l'administration Trump qui a révisé le processus d'approbation de lancement des systèmes nucléaires spatiaux.

Avant ce changement de politique, il n'y avait eu qu'un seul processus pour approuver les lancements de tout vaisseau spatial doté de systèmes d'énergie nucléaire, quelles que soient sa composition et sa taille.

L'arrêté de 2019 a établi un système à trois niveaux d'examen des charges utiles transportant des systèmes électronucléaires en fonction de la quantité de matières radioactives à bord et de la probabilité de certains niveaux d'exposition aux rayonnements en cas d'accident. Le processus d'approbation examine également les procédures de désorbitation à la fin de la durée de vie de la mission.

Les engins spatiaux qui relèvent des deux premiers niveaux peuvent être approuvés par leur agence de parrainage et un panel interinstitutions, et seules les missions de troisième niveau les plus à risque nécessitent une autorisation présidentielle.

Bernstein a déclaré que les missions de niveau inférieur peuvent désormais fonctionner via la Federal Aviation Administration, "permettant pour la première fois à une entité commerciale de lancer un vaisseau spatial de système d'énergie nucléaire dans l'espace". Zeno poursuit l'approbation du lancement en tant que mission de niveau 1.

Plus tôt cette année, la demande d'examen de la charge utile de Zeno a été acceptée pour examen par la FAA, a déclaré Bernstein, et une approbation de lancement pourrait intervenir dès 2025.

L'objectif de la société est de qualifier le RPS pour les petits satellites que la Force spatiale déploierait, mais des applications commerciales sont également envisagées.

"Nous voyons des opportunités dans l'économie spatiale lunaire", a déclaré Bernstein. "En ce moment, tous les atterrisseurs qui vont sur la surface lunaire vont fonctionner pendant 14 jours pendant le jour lunaire et geler pendant la nuit lunaire."

"Nous sommes à l'aube de l'ère du nucléaire spatial commercial", a-t-il déclaré. Le RPS fournirait suffisamment de chaleur et d'électricité pour que les atterrisseurs puissent fonctionner pendant des années et "permettre une économie lunaire durable à l'avenir".

Comment ça a commencé

Zeno Power compte aujourd'hui 25 employés basés à Seattle et dans la région de Washington, DC.

Les autres co-fondateurs sont Jonathan Segal, qui est directeur de l'exploitation ; et Jacob Matthews, directeur de la technologie.

Les trois se sont rencontrés à l'Université Vanderbilt où Bernstein et Segal étaient étudiants de premier cycle. Matthews était diplômé de l'Académie militaire américaine de West Point et travaillait sur une maîtrise en génie mécanique axée sur la technologie RPS pour l'espace.

"Nous nous sommes réunis et avons commencé à poursuivre cela en 2018", a déclaré Bernstein.

Le vice-président des partenariats stratégiques de Zeno, Tim Frazier, dirigeait auparavant le programme RPS du ministère de l'Énergie et a aidé à construire les missions Cassini et New Horizons de la NASA.

Un autre cadre de la société, Lindsey Boles, est un ancien directeur de l'ingénierie chez TerraPower, une société de conception et de développement de réacteurs nucléaires fondée par le milliardaire technologique Bill Gates.

Sandra Erwin écrit sur les programmes spatiaux militaires, la politique, la technologie et l'industrie qui soutient ce secteur. Elle a couvert l'armée, le Pentagone, le Congrès et l'industrie de la défense pendant près de deux décennies en tant que rédactrice en chef du National Defense de la NDIA...