Une image prise lors de la mission Apollo 17 et montrant le géologue Harrison Schmitt sur le site de la vallée de Taurus-Littrow. © Nasa, ESA, J. Garvin
Sciences

Des drones en suspension électrostatique pour explorer la Lune

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[EN VIDÉO] L'ESA étudie la possibilité d'imprimer une base lunaire en 3D  Avec l’avènement de l’impression 3D, de nouvelles idées de construction émergent. Après avoir prouvé que l’impression était possible dans l’espace en utilisant de la poussière lunaire, l’Agence spatiale européenne (ESA) présente un projet ambitieux : une base imprimée en 3D sur la Lune. Découvrez en vidéo comment pourrait s'édifier ce surprenant bâtiment. 

Les drones ont le vent en poupe sur Terre alors pourquoi pas sur d'autres planètes où ils pourraient servir en grand nombre pour une exploration massive et efficace ? Problème, il n'y a pas vraiment d'atmosphère sur la Lune et encore moins sur des astéroïdes comme Psyché ou Cérès. Des ingénieurs du MIT planchent pourtant sur des drones qui y seraient en lévitation électrostatique.

Le retour de la noosphère sur la Lune est imminent avec la mission Artemis. Mais on peut raisonnablement penser que des Homo sapiens ne fouleront pas le régolite lunaire avant 2025. Entretemps, il est probable que des missions robotisées vont se multiplier sur la surface de notre satellite. Nous disposons certes déjà d'une remarquable connaissance de la surface de la Lune grâce à la résolution des images de la sonde LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) qui est en effet inférieure au mètre. Mais d'innombrables surprises sont peut-être cachées dans ces images et nécessiteraient pour en prendre toute la mesure de pouvoir examiner directement à la surface de la Lune des lieux sur lesquels LRO aurait attiré l'attention.

Une collection des images prises par la sonde LRO. © Nasa Scientific Visualization Studio

Des technosignatures E.T. et une planétologie exotique ?

Pour s'en convaincre et pour rêver un peu, rappelons qu'il y a presque une décennie, le célèbre physicien Paul Davies avait proposé dans un article publié en 2013, Searching for alien artifacts on the moon, d'enrôler des internautes pour chercher dans les images de LRO des technosignatures éventuelles d'explorateurs extraterrestres ayant laissé, peut-être, l'équivalent du monolithe noir de 2001:l'Odyssée de l'espace. Davies et son étudiant de l'époque, Robert Wagner, renouvelaient en fait un concept déjà exploré par un radioastronome ukrainien membre de Seti, Alexey Arkhipov, en complément des tentatives pour détecter des traces de civilisations extraterrestres en train de construire des stations spatiales ou qui se signaleraient par l'éclairage de leurs villes.

Il s'agissait donc de chercher plus généralement sur la Lune des restes de civilisations extraterrestres, comme des édifices et des mines, laissés il y a peut-être des millions d'années par une mission d'exploration de notre Planète bleue.

En effet, il est complètement improbable que le développement de l'humanité coïncide à seulement quelques milliers d'années près avec celui d'une civilisation E.T. avancée. Si une mission d'exploration extraterrestre a effectivement visité notre Système solaire, sans doute sous forme de super IA, il est probable que l'événement ait eu lieu il y a des millions voire des centaines de millions d'années. Pour une telle mission qui serait venue étudier longuement et de plus près la biosphère terrestre, le plus logique et le plus commode serait l'installation d'une base lunaire. Or, l'environnement tectoniquement stable et sans érosion de la Lune est bien plus propice que celui de la Terre à la conservation d'artefacts.

Le « sol orange » découvert par Jack Schmitt au bord du cratère Shorty. En fait, un sol coloré par de minuscules billes de verre, résidu d'une ancienne activité volcanique exhumée lors de l'impact créant le cratère (Apollo 17-EVA2-Station 4). © Images Nasa/JSC, Retraitements O. de Goursac, « LUNE », Tallandier, 2008

Mais même sans aller jusque-là, il y a incontestablement des régions de la surface de la Lune où l'on s'attend à trouver des phénomènes intéressants qui mériteraient d'être examinés de plus près. On peut s'en convaincre là aussi en pensant à la fameuse découverte du « sol orange » par Apollo 17 ou encore la présence des lunar swirls.

Cela pourrait être la tâche de rovers et même de drones, comme c'est déjà le cas sur Mars actuellement. Mais comment des drones pourraient-ils bien voler à la surface de la Lune alors que son atmosphère est encore plus incroyablement ténue que celle de Mars ?

Une antigravité électrostatique

Des ingénieurs aérospatiaux du MIT (Massachusetts Institute of Technology) ont un début de réponse - ils l'expliquent dans un article publié dans Journal of Spacecraft and Rockets. Il s'agit pour le moment surtout d'une étude théorique mais elle ne se limite pas à la Lune, le concept étudié est pertinent et s'appliquerait également à l'exploration de petits astéroïdes, comme le précise dans un communiqué du MIT l'un des auteurs de l'étude, Paulo Lozano, professeur M. Alemán-Velasco d'aéronautique et d'astronautique et directeur du Space Propulsion Lab du MIT : « Avec un rover en lévitation, vous n'avez pas à vous soucier des roues ou des pièces mobiles. Le terrain d'un astéroïde peut être totalement inégal, et tant que vous disposez d'un mécanisme contrôlé pour garder votre rover flottant, vous pouvez parcourir un terrain très accidenté et inexploré. ».

La force d'antigravité, si l'on peut dire, que les ingénieurs veulent exploiter est tout simplement la force électrostatique. En effet, sans le bouclier protecteur de l'atmosphère de la Terre, la Lune ou des astéroïdes sont exposés au vide spatial parcouru par le souffle du Soleil. En conséquence de quoi leurs surfaces deviennent chargées au point de provoquer sur la Lune une lévitation de particules de poussières à plus d'un mètre au-dessus du sol.

Une vue d'artiste d'un drone survolant la Lune en lévitation électrostatique. © MIT

L'idée est donc de charger électriquement la surface d'un drone, ou d'un rover, de telle sorte que la surface des corps planétaires également chargée les repousse électrostatiquement. Dans l'étude présentée par Lozano et ses collègues Oliver Jia-Richards et Sebastian Hampl, ces machines, pour le moment d'un poids égal à environ un kilo, sont équipés de générateurs d'ions de petites tailles. Ils sont produits à partir d'un réservoir de sel liquide et il faut une faible consommation d'énergie pour les accélérer.

Les calculs montrent que pour le moment il faudrait aussi augmenter la charge électrique de surface sous le drone ou le rover, ce qu'il est parfaitement possible de faire avec ces mêmes générateurs d'ions qu'ils éjecteraient en direction de la surface de la Lune ou d'un astéroïde. Pour le moment, seulement une élévation d'un centimètre est attendue mais les ingénieurs sont confiants dans la possibilité de faire bien mieux.

Leurs réflexions ne se basent pas seulement sur des concepts, elles commencent à être nourries également par des expériences en laboratoire bien concrètes. Ils ont ainsi fabriqué un petit véhicule d'essai hexagonal pesant environ 60 grammes et mesurant environ la taille de la paume d'une main. Ils l'ont ensuite doté d'un propulseur ionique pointant vers le haut et quatre vers le bas, puis ont suspendu le véhicule sur une surface en aluminium à partir de deux ressorts calibrés pour contrer la force gravitationnelle de la Terre. L'ensemble de l'installation a été ensuite placé dans une chambre à vide pour simuler en partie les conditions de l'espace interplanétaire.

Quid de l'exploration future de la Lune selon l'ESA ? Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © European Space Agency, ESA

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