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Un pseudo GPS pour les futurs explorateurs lunaires

ActualitéClassé sous :Astronautique , lune , Alan Sheppard

Plusieurs équipes travaillent déjà sur les assistants électroniques qui aideront les astronautes dans leurs périples sélènes. En utilisant plusieurs sources de données, le système pourrait établir une cartographie et l'afficher sur des écrans portatifs.

Vue d'artiste du dispositif, tel qu'un astronaute l'aurait devant les yeux, montrant l'écran au poignet, des balises radio (beacons), un avant-poste (outpost) et le module de descente (lander) © Kevin Gecsi, courtesy of Ohio State University

Le 6 février 1971, Alan Sheppard et Ed Mitchell quittent le module lunaire Antares de la mission Apollo 14  pour s'élancer à l'assaut du Cone Crater. Les géologues leur ont assigné cet objectif à cause de l'âge de cette formation, plus de quatre milliards d'années, ce qui en fait un excellent lieu de récolte d'échantillons, propres à raconter la prime histoire de la Lune.

Emplis d'enthousiasme, les deux astronautes marchent d'un bon pas de montagnard pour rejoindre l'autre versant du cratère, où doivent se trouver les roches les plus anciennes. Il suffit, après avoir atteint le pied de la pente, de monter 120 mètres pour atteindre le sommet... Les hommes réalisent vite que l'entreprise sera difficile. Comme ils l'avaient remarqué la veille durant leur première sortie, l'environnement lunaire est riche d'illusions d'optique.

Parce qu'il n'existe pas de repères de dimensions connues (des arbres par exemple), parce que l'horizon est bien plus proche que sur la Terre et enfin parce que, sans atmosphère, les différences de luminosité du sol sont énormes entre les zones éclairées (aveuglantes) et les endroits à l'ombre (obscurs), le relief et les distances s'évaluent mal. Là où les astronautes voient une vaste étendue plate, ils découvrent parfois « une ondulation qui monte et descend en de longues vagues douces et trompeuses », qui « font plutôt penser à la surface d'un océan », comme le racontera Alan Sheppard dans le livre écrit avec Deke Slayton (Ils voulaient la Lune, éditions J'ai Lu, 1996). Après une heure et demie de lutte sur la pente recouverte d'une poussière fine qui glisse sous leurs bottes comme du sable, les deux hommes doivent abandonner à 25 mètres du sommet et redescendre (non sans avoir tout de même prélever au burin quelques cailloux qui seront datés à quatre milliards d'années).

Sur la Lune, les différences de luminosité sont énormes et le relief difficile à deviner. Cette célèbre photo montre les traces de la brouette utilisée par Alan Sheppard et Ed Mitchell durant la mission Apollo 14. © Nasa

La Lune, un milieu trompeur

Les missions ultérieures, jusqu'à Apollo 17, démontreront combien il est difficile de se repérer sur le sol lunaire, pour des marches de quelques kilomètres ou pour des excursions motorisées. Le problème n'est pas anecdotique et impose de mettre au point un système de navigation fiable pour le programme Constellation qui devrait amener des hommes sur notre satellite vers 2020. Des équipes y travaillent actuellement et notamment celle de Ron Li, directeur du Mapping and Civil & Environmental Engineering & Geodetic Science Laboratory (Ohio State University).

Son laboratoire a déjà à son actif la réalisation de logiciels de navigation utilisés par Spirit et Opportunity, les deux rovers qui cheminent sur la planète Mars depuis janvier 2004. En décembre dernier, la Nasa cherchait un lieu susceptible de servir de refuge d'hiver pour les rovers, où les robots seraient à peu près à l'abri des vents. Pour Spirit, l'analyse par l'équipe de Ron Li a montré que le rover risquait de ne pas atteindre l'abri prévu avant les premiers froids. Pour parvenir à cette conclusion, les chercheurs ont utilisé des images enregistrées par le rover lui-même complétées par celles prises depuis l'espace par la caméra HiRise (High Resolution Imaging Science Experiment) embarquée sur la sonde MRO (Mars Reconnaissance Orbiter).

C'est ce même principe de cartographie réalisée à partir de plusieurs sources qui pourrait être mis en œuvre sur la Lune. Baptisé Lunar Astronaut Spatial Orientation and Information System (LASOIS), le dispositif n'utiliserait pas nécessairement de satellites (en tout cas pas de satellites spécialisés dans le positionnement comme ceux de la constellation GPS) mais des émetteurs-récepteurs au sol, installés sur le module de descente, les installations fixes, les véhicules et les scaphandres des astronautes.

Dans ce schéma, le système d'échanges radio servira d'abord aux communications mais aussi à la navigation. Les éléments mobiles (les hommes et les véhicules) seront équipés de capteurs de mouvements ou de centrales à inertie, permettant de suivre leurs trajectoires. Les informations seront transmises à un système central qui dressera peu à peu la carte en trois dimensions de l'aire où évolue l'équipe d'astronautes. Ces derniers disposeront sur leur combinaison d'un écran qui affichera une carte, montrant précisément l'endroit où ils se trouvent.

Le projet, sous la direction de Ron Li, dispose d'un budget de 1,2 million de dollars et l'équipe compte mettre au point un prototype en deux ans, qui sera testé dans le désert de Mojave avant d'être confié pour essais à la Nasa.

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