Un laboratoire miniaturisé développé par l’Open University (OU) avec le soutien de RAL Space s’envolera vers la région polaire sud lunaire dans le cadre du programme Prospect de l’Agence spatiale européenne (ESA) à la recherche de substances volatiles, notamment de glace d’eau, dans le cadre de l’initiative Commercial Lunar Payload Services de la NASA.
La NASA a choisi Intuitive Machines pour livrer six charges utiles qui approfondiront notre compréhension de la Lune et répondront à des questions clés sur l’emplacement et la manière dont les substances volatiles peuvent être trouvées sur la surface lunaire. Les substances volatiles, comme la glace d’eau, sont des composants chimiques qui s’évaporent ou se vaporisent facilement dans certaines conditions.
Prospect est une suite d’instruments qui foreront jusqu’à au moins 1 mètre de profondeur sous la surface lunaire, extrairont des échantillons et les traiteront dans un mini-laboratoire, ProSPA. La combinaison d’un forage robotisé et d’un ensemble d’analyse d’échantillons est conçue pour identifier les substances volatiles piégées sous la surface à des températures extrêmement froides jusqu’à -150 °C.
Chris Howe, responsable du groupe de production et de logiciels chez RAL Space, a déclaré : « La technologie derrière ProSPA est le résultat d’années de collaboration entre RAL Space et l’Open University, et nous sommes ravis que cette dernière étape rapproche l’instrument de la lune.
« ProSPA s’appuiera non seulement sur l’héritage des projets précédents, tels que PITMS, mais les connaissances que nous en tirerons appuieront également les futures missions qui amélioreront notre compréhension de la surface lunaire. C’est un projet vraiment passionnant auquel participer. »
La principale contribution européenne partagera le voyage avec cinq autres instruments américains, dont des rétroréflecteurs pour localiser les sites d’atterrissage sur la Lune et des levures pour étudier les réactions au rayonnement et à la gravité. Au total, les six instruments auront une masse d’environ 80 kg.
Les substances volatiles pour une exploration durable
Prospect fait partie d’un effort mondial visant à identifier les ressources lunaires potentielles pour une présence humaine durable et à long terme sur la Lune.
L’eau est une cible clé : il pourrait y avoir des concentrations d’eau gelée à la surface ou sous la surface, en particulier dans les régions polaires lunaires, ce que suggèrent de récentes mesures en orbite. Des informations sur la quantité d’eau présente et son accessibilité aideraient à planifier de futures missions en utilisant les ressources locales.
« Prospect s’inscrit dans une nouvelle vague de recherche et d’exploration lunaires qui pourrait ouvrir la voie à l’exploitation des ressources lunaires. Par exemple, l’extraction directe de l’oxygène des roches et de la poussière lunaires pourrait être un moyen efficace de fournir de l’oxygène aux habitats humains ou à la propulsion des engins spatiaux », explique Richard Fisackerly, chef de projet de Prospect.
« Outre leur potentiel en tant que ressources, les substances volatiles lunaires représenteraient également un composant important du régolithe lunaire, la couche de poussière et de roche fragmentée à la surface de la lune. Prospect peut approfondir notre compréhension de la science fondamentale de la lune et de son environnement », ajoute-t-il.
Forage et analyse d’échantillons
La foreuse robotisée, baptisée ProSEED, pénétrera la surface lunaire jusqu’à un mètre de profondeur. Les températures sous la surface devraient être inférieures à -100°C et correspondre aux conditions dans lesquelles la glace d’eau peut être stable. La foreuse est équipée d’un imageur multispectral et d’un capteur de permittivité pour permettre la détection et l’analyse à distance des substances volatiles, ainsi que de la minéralogie du régolite sur le site d’atterrissage.
Le laboratoire miniaturisé ProSPA recevra les échantillons du forage via un carrousel équipé de plusieurs fours, les scellera et les chauffera pour extraire les substances volatiles piégées à froid. L’instrument ProSPA mesurera ensuite la nature et l’abondance des substances volatiles lunaires à l’aide des gaz libérés par l’échantillon. ProSPA testera également des processus spécifiques qui pourraient être appliqués à l’extraction de ressources à l’avenir.
Le Dr Simeon Barber, qui dirige le projet à l’Open University, a déclaré : « Après plus d’une décennie de développement du concept et de l’instrument ProSPA, notre équipe est très enthousiaste à l’idée de faire un tour sur la Lune. Nous sommes impatients d’analyser de nouveaux échantillons forés dans la région polaire sud de la Lune, qui pourraient contenir d’anciennes réserves d’eau et d’autres glaces. Et nous sommes impatients de percer les mystères de cet environnement extrême et de découvrir son potentiel pour soutenir de futures missions d’exploration. »
Un pas de plus vers la prospection de la lune
Le semoir ProSEED a déjà subi des essais en Italie, notamment des tests menés à très basse température, sous basse pression et en utilisant un mélange de simulant de régolithe lunaire et de glace d’eau.
Ces tests ont prouvé que la foreuse est capable de pénétrer profondément dans des matériaux durs et de collecter avec succès des échantillons.