Où la NASA installera-t-elle sa base lunaire ?
La NASA vise à mettre en place un avant-poste avec équipage près du pôle sud de la lune, l’appelant « notre premier pied sur la frontière lunaire ».
Les ingrédients de ce campement, connu sous le nom de Camp de base d’Artémis, sont un rover non pressurisé pour transporter des astronautes équipés autour du site ; un rover pressurisé pour permettre des randonnées de longue durée loin de l’avant-poste ; et l’habitat de surface lui-même, qui sera capable d’héberger quatre humains à la fois.
Ce chez-soi loin de chez soi nécessite de nombreuses infrastructures telles que les communications, l’électricité, la protection contre les rayonnements, l’élimination des déchets et l’espace de stockage. Toutes ces subtilités de domicile, selon les planificateurs de la NASA, sont des exigences pour une présence humaine soutenue sur la lune qui peuvent être revisités et développés au cours des prochaines décennies.
La recherche d’une propriété désirable sur la lune est compliquée mais suit une maxime terrestre commune : « emplacement, emplacement, emplacement ».
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Zones d’atterrissage potentielles
Les planificateurs de mission recherchent des endroits qui offrent un accès facile à l’énergie solaire, une bonne liaison de communication avec la Terre et des pentes modestes qui permettent d’accéder aux régions ombragées en permanence à proximité, ou les PSR dans l’espace parlent. Les chercheurs pensent que les PSR contiennent probablement dépôts de glace d’eau. Cette ressource pourrait être extraite et transformée en éléments utilisables, tels que l’oxygène, l’eau et le propulseur de fusée.
Les PSR sont des zones proches des pôles nord et sud de la lune qui ne reçoivent jamais la lumière directe du soleil et sont donc extrêmement froides, allant d’environ moins 415 degrés Fahrenheit à moins 334 degrés Fahrenheit (moins 248 à moins 203 degrés Celsius).
Cependant, quelle est la distribution et l’abondance de la glace d’eau à ces endroits ? Y en a-t-il assez, et est-il suffisamment accessible, pour que les PSR soient des « points d’eau » utilisables ? Ce sont des questions auxquelles les chercheurs doivent encore répondre.
Un travail stimulant a été effectué récemment pour trouver une adresse pour le camp de base d’Artemis, mais les chercheurs essaient de se concentrer sur les sites qui offrent la meilleure combinaison d’attributs.
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Observations compilées
Holly Brown travaille à la School of Earth and Space Exploration de l’Arizona State University (ASU). Elle est technicienne de recherche sur la Lunar Reconnaissance Orbiter Camera, ou LROC, un puissant système de trois caméras montées sur la NASA. Orbiteur de reconnaissance lunaire (LRO), qui fait le tour de la lune depuis 2009.
Brown et ses collègues ont récemment souligné le potentiel de ressources des PSR lunaires, publiant leurs découvertes dans un numéro de mai de la revue Icarus.
Ils ont compilé des observations indiquant la présence d’eau et d’autres molécules « volatiles » à partir de 10 ensembles de données de télédétection dans 65 PSR pour estimer les emplacements et la masse des dépôts de glace d’eau. Leur évaluation fournit un classement volatil du PSR, une estimation de la teneur et du tonnage qui permet de prioriser les zones dans lesquelles exploiter potentiellement la glace d’eau.
Depuis 1998, quatre engins spatiaux en orbite lunaire – Lunar Prospector de la NASA, LRO, India’s Chandrayan 1 et Kaguya au Japon — ont acquis des données caractérisant la distribution de l’hydrogène, de l’hydroxyle et de l’eau près des pôles lunaires.
De plus, le vaisseau spatial d’observation et de détection du cratère lunaire de la NASA (LCROSS) l’expérience d’impact en 2009 a fourni des preuves directes de composés volatils piégés par le froid dans le cratère lunaire sud Cabeus.
« Notre travail fournit une évaluation relative des ressources aux PSR et est conçu comme un outil pour guider les futures missions, en particulier celles orbitales », a déclaré Brown à Space.com. « Nous avons mis en évidence les PSR qui sont probablement les plus riches en ressources ; cependant, ils ne sont pas facilement accessibles. »
Il est de plus en plus nécessaire de collecter davantage de données orbitales sur la forme et la structure des PSR, la distribution horizontale et verticale des substances volatiles et l’accessibilité de ces ressources. Il est également important de faire progresser et de développer une technologie capable de résister aux environnements difficiles des PSR. Ces informations sont nécessaires avant que les missions débarquées ne se rendent dans ces endroits difficiles d’accès, a déclaré Brown.
Elle et son équipe ont identifié huit PSR avec le potentiel de ressources le plus élevé. Ils ont déterminé que le cratère Faustini, une caractéristique d’impact qui se trouve près du pôle sud de la lune, montre la plus forte indication de glace d’eau sur la base des critères de l’équipe de recherche.
Le groupe a également estimé que le cratère Haworth au pôle sud lunaire a le plus grand tonnage de givre de surface. Le cratère Cabeus, situé à environ 100 kilomètres du pôle sud, possède le plus grand tonnage estimé de gisements d’hydrogène souterrains. Enfin, les scientifiques ont découvert que les dépôts de glace souterrains sont probablement plus étendus dans l’espace que le givre.
« Bien que nous ayons identifié des PSR dans notre article qui ont des conditions d’exploration appropriées pour les mesures in situ des volatils, davantage de données orbitales et une expérience robotique et humaine sur la surface lunaire sont nécessaires avant qu’une mission terrestre puisse être effectuée en toute confiance dans ces environnements difficiles. « , a déclaré Brown.
Les conditions d’exploration idéales pour des activités de surface soutenues impliquent des surfaces relativement plates, la lumière du soleil pour l’alimentation et la communication en visibilité directe avec la Terre – et tous ces critères doivent être satisfaits à une distance pratique des dépôts de glace d’eau.
La NASA et les groupes commerciaux associés prévoient d’envoyer atterrisseurs robotiques au pôle sud qui se posera probablement aux endroits les plus invitants : les zones illuminées pendant la majeure partie de l’année lunaire, a déclaré Brown.
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Cible principale
« La région de Shackleton-de Gerlache Ridge est une cible de choix », a conseillé Brown. Cette crête entre les cratères Shackleton et de-Gerlache est une région très éclairée qui a été identifiée comme une zone d’atterrissage potentielle pour les futurs atterrissages en équipage et robotiques par la NASA, comme Artemis 3, la première mission d’alunissage en équipage de l’agence. Programme Artémis. Ce toucher des roues, ciblé pour 2025 ou 2026, sera le premier atterrissage lunaire en équipage depuis Apollo 17 en 1972.
La crête de Shackleton-de Gerlache est idéale pour les futures missions de surface vers les pôles lunaires, a déclaré Brown, « en raison de l’accès facile à l’énergie solaire et aux communications terrestres et de la proximité des PSR qui peuvent être explorés pour la présence de volatils ».
Le bord du cratère de Gerlache est la zone la plus prometteuse lorsqu’on envisage un site d’atterrissage. Ce site a accès à deux PSR avec des teneurs potentielles élevées, a un accès adéquat aux communications et aux ressources solaires à proximité, et des pentes modestes traversant du terrain éclairé aux dépôts de glace d’eau présumés.
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Riche en données
Si tout se passe comme prévu, les scientifiques disposeront de nombreuses données sur l’endroit où installer des avant-postes de recherche lunaire, y compris une installation tentaculaire que la Chine vise à développer avec l’aide de la Russie. La Chine a une série de missions lunaires sur les livres dans les années à venir, menant à la construction d’un Station internationale de recherche lunaire (ILRS) au pôle sud de la lune dans les années 2030. La Chine et la Russie préparent les détails d’un ILRS depuis l’année dernière.
Un certain nombre de missions d’engins spatiaux de la NASA devraient ajouter des détails essentiels à la compréhension actuelle de la distribution des composés volatils lunaires polaires. Les missions à effectuer prochainement incluent Luna-H Map, Lunar Flashlight, Lunar Ice Cube, le Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, ou VIPÈREl’expérience 1 d’extraction de glace de Polar Resources et Lunar Trailblazer.
Ajoutez à cela pour faire bonne mesure le lancement prévu plus tard cette année de la Russie Mission Luna 25, une sonde robotique pour la recherche dans la région polaire sud de la lune. Luna 25 lancera une série de nouvelles missions Luna dans un avenir pas trop lointain, si tout se passe comme prévu.
Plongée dans l’ombre
Un autre outil à venir est ShadowCam, un instrument de la NASA développé par ASU qui volera à bord du Korea Pathfinder Lunar Orbiter, récemment nommé Danuri. Danuri est la première mission lunaire de l’Institut coréen de recherche aérospatiale et devrait être lancée début août au sommet d’un SpaceX Fusée Falcon 9.
ShadowCam évaluera les détails dans les PSR. Il a été conçu pour être plus de 200 fois plus sensible que les imageurs précédents, comme la caméra à angle étroit fournie par LRO.
Mark Robinson de l’ASU est le chercheur principal de LROC et de ShadowCam. Ce dernier instrument est conçu pour caractériser la distribution et l’abondance de la glace d’eau aux pôles lunaires.
L’un des objectifs scientifiques de la mission est de fournir des informations détaillées sur les dangers et la traficabilité dans les PSR afin de faciliter l’exploration polaire terrestre future. « L’ensemble de données ShadowCam, ainsi que d’autres futurs ensembles de données orbitales, seront inestimables pour identifier les futures missions terrestres et le retour humain sur la Lune », a déclaré Brown de l’ASU. Ces ensembles de données seront nécessaires pour guider la décision sur l’emplacement des avant-postes de ressources lunaires, a-t-elle ajouté.
« Il y a tellement de missions orbitales et terrestres prévues au pôle sud que j’ai du mal à suivre! » dit Brown. « Mais oui, nous obtiendrons une quantité extraordinaire de données sur les pôles lunaires et les PSR au cours de la prochaine décennie, et j’en suis très excité. »
Large consensus
« Il existe un large consensus sur le fait qu’une localité polaire sud à la lumière solaire quasi permanente proche des PSR sera la localité préférée », a déclaré à Space.com Ian Crawford, professeur de sciences planétaires et d’astrobiologie au Birkbeck College de Londres.
Il existe de multiples raisons scientifiques pour souhaiter reprendre l’exploration robotique et humaine de la lune, allant de la géologie lunaire à l’astrobiologie, a déclaré Crawford. « Idéalement, cela comprendra la création éventuelle de stations de recherche de type antarctique pour soutenir les activités d’exploration à grande échelle », a-t-il déclaré.
Crawford a déclaré qu’il espérait que la concurrence pour les ressources limitées au pôle sud de la lune entre les États-Unis et ses partenaires Artemis et l’effort ILRS sino-russe puisse être évitée. « Je pense qu’un nouvelle course spatiale devrait être évitée si possible, bien que les perspectives de coopération entre les principales nations spatiales ne semblent pas très prometteuses à l’heure actuelle. »
Les opportunités de coopération, jamais fortes, ont clairement été considérablement retardées récemment, a déclaré Crawford. « Malgré les difficultés actuelles, je pense toujours que ce à quoi nous devrions vraiment aspirer est une base lunaire entièrement internationale. Mon point de vue à ce sujet n’a pas vraiment changé en 20 ans. »
Leonard David est l’auteur du livre « Moon Rush: The New Space Race », publié par National Geographic en mai 2019. Auteur de longue date pour Space.com, David fait des reportages sur l’industrie spatiale depuis plus de cinq décennies. Suivez-nous sur Twitter @Spacedotcom (s’ouvre dans un nouvel onglet) ou sur Facebook (s’ouvre dans un nouvel onglet).