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Des chercheurs de l’ISAE-SUPAERO travaillent à une présence durable de l’Homme sur la Lune
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Alors qu’était fêté l’année dernière le 50ᵉ anniversaire de la mission Apollo 17, dernier voyage habité vers la Lune, le développement du “New Space” a permis de relancer l’attrait du secteur spatial pour l’exploration lunaire. Prévue pour novembre 2024, la prochaine mission lunaire Artemis II de la NASA marquera le retour des missions habitées vers la Lune, après plus de cinquante années de vols en orbite basse, dont les projets devraient se multiplier ces prochaines années.
L’engouement récent pour la conquête de l’Espace conduit par ailleurs à repenser les missions spatiales en tenant compte de nouveaux enjeux : fiabilité des bases spatiales habitées, présence d’équipages sur du long terme, cohabitation des systèmes spatiaux ou pollution générée par ces missions.
Afin d’amorcer ce virage vers un développement rapide de l’exploration de la Lune, l’ISAE-SUPAERO mène de nombreux travaux de recherche devant permettre de mieux connaître celle-ci, de faire évoluer les vaisseaux spatiaux et les systèmes de vie, d’optimiser l’utilisation des ressources disponibles in situ, et de limiter l’impact des missions lunaires d’un point de vue environnemental.
S’impliquer dans le renouveau de la sismologie lunaire
Afin d’anticiper les effets potentiels d’un impact de météorite ou d’un séisme à la surface de la Lune, des recherches en sismologie sont menées autour du développement d’instruments visant à sonder les vibrations du sol lunaire, mais aussi les premiers mètres sous la surface de la Lune. Le groupe de recherche Systèmes Spatiaux pour la Planétologie et ses Applications est notamment impliqué dans le renouveau de la sismologie lunaire au travers de la suite instrumentale "Farside Seismic Suite" (FSS), fournie par le JPL/NASA, qui déploiera, des capteurs sur la face cachée de la Lune d’ici à 2025.
Le groupe de recherche dont fait partie Raphaël Garcia - chercheur en géophysique des planètes - est également impliqué dans le "Lunar Quake Service" qui sera chargé de détecter les séismes et les impacts de météorites grâce aux données collectées et réalisera également une imagerie de l’intérieur de la Lune à partir de ces données.
Préparer une présence durable sur la Lune
Si les vols habités vers la Lune ne sont aujourd’hui envisagés que pour quelques jours, des recherches sont néanmoins menées afin de permettre, un jour, une présence permanente sur la Lune. Parmi les points faisant obstacle à une présence sur du long terme, la question des radiations fait l’objet d’une thèse de l’ISAE-SUPAERO, étudiant les différentes solutions de protection envisageables.
Financée par l’European Space Agency (ESA) et TRAD Tests & Radiations, en coopération avec l’INSERM, Yulia Akisheva étudie dans le cadre de sa thèse – dirigée par Yves Gourinat, professeur en structures des matériaux – la capacité de matériaux disponibles sur le sol lunaire à protéger les astronautes des rayons cosmiques. Le régolithe en particulier a été identifié comme ressource privilégiée pour la construction de revêtements d’habitacles capables de protéger des radiations. D’autres types de matériaux, métaux ou liquides, notamment riches en hydrogènes, sont également étudiés.
Ces travaux de recherche visent, à travers différentes simulations, à comprendre comment se déposent les particules radioactives et à évaluer les doses ingérées par l’organisme afin de mesurer l’efficacité des matériaux étudiés en termes de protection. Une simulation en accélérateur de particules aura lieu début 2024 pour tester les prototypes issus de ces recherches au plus proche des conditions réelles.
Limiter l’impact environnemental des missions lunaires
Au-delà de la sécurité des équipages se pose aussi la question de l’impact environnemental des missions spatiales, et particulièrement celle de la gestion des objets spatiaux dans l’espace cislunaire. Il n’existe aujourd’hui aucun système de suivi et de surveillance des débris en orbite lunaire. Or, la multiplication des missions lunaires pourrait rapidement mener à une forte pollution, d’autant qu’un nettoyage naturel est à exclure, l’atmosphère près de la Lune étant trop fine pour le permettre.
Des travaux de recherche s’inscrivent dans le cadre de la chaire Concepts Spatiaux Avancés créé en 2017 à l’initiative de l’ISAE-SUPAERO, Airbus et Ariane Group. L’objectif est le développement de l’étude des concepts spatiaux futurs sous l’aspect système et architecture, grâce à des projets de recherche et d’enseignement au sein d’un Space Advanced Concepts laboratory (SACLab).
C’est autour de cette problématique que s’inscrit la thèse de Paolo Guardabasso financée par l’ESA et Thalès Alenia Space et dirigée par Gregoire Casalis - Directeur de la recherche et des ressources pédagogiques - et Stéphanie Lizy-Destrez - professeur en systèmes spatiaux . Ces travaux le conduisent à simuler l’environnement des débris lunaires et cislunaires, en s’appuyant sur différents scénarios du futur trafic lunaire.
