Ce qui est souvent négligé parmi les nombreuses « premières » du programme d’exploration lunaire Apollo de la NASA, c’est que les missions Apollo comprenaient la première – et jusqu’à présent la seule – fois où les humains ont voyagé dans un autre monde. Annonçant le marché éco-conscient d’aujourd’hui pour la locomotion sans carbone, les véhicules lunaires alimentés par batterie d’Apollo étaient également entièrement électriques. L’astronaute David Scott, qui est devenu la première personne à en conduire un sur la lune Apollo 15 Mission, a fait remarquer que les véhicules « Moon Buggy » étaient « à peu près aussi optimaux que vous pouvez en construire ». Les astronautes les ont utilisés dans Apollo 16 et 17, pour. Au cours de ces missions, les véhicules ont traversé un total d’un peu plus de 30 kilomètres de terrain lunaire et ont atteint une vitesse de pointe de 18 kilomètres par heure. Ces véhicules étaient considérés comme des véhicules jetables : chacun n’a fonctionné que quelques heures avant d’être jeté à la fin de la mission lunaire.
Avance rapide jusqu’à aujourd’hui où la NASA vise à nouveau les astronautes sur la Lune : ceux de l’agence spatiale Artémis III La mission devrait amener un équipage près du pôle sud lunaire dès 2025. Mais cette fois, un buggy lunaire de type Apollo ne suffira pas. Les plans de la NASA prévoient que les premiers astronautes d’Artemis marchant sur la lune passent une semaine à explorer la région autour de leur site d’atterrissage, qui devrait devenir une sorte de camp de base pour les futures excursions lunaires. Un véhicule avec une durée de vie correspondante longue serait également souhaitable pour une telle utilisation à long terme. En août dernier, la NASA l’a dit dans une vidéo annonçant une demande d’informations pour un nouveau véhicule de terrain lunaire. « Ce n’est pas le moonbuggy de votre grand-père », dit-il en noir et rose audacieux tandis qu’une guitare électrique vampait dans la vidéo, « mais il peut appartenir à sa petite-fille » – un clin d’œil à l’objectif d’Artemis III de devenir la première femme sur la planète apporter la lune.
Il est important de noter que l’ATV lunaire n’est qu’un membre de la flotte d’automobiles qui soutiendra les astronautes d’Artemis. Le Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER), un autre rover lunaire, ne conduira pas d’humains, mais errera sans pilote autour du pôle sud de la lune pendant 100 jours à la recherche de glace d’eau. L’agence envisage également un troisième véhicule – une « plate-forme de mobilité habitable » sous pression qui pourrait transporter des équipages jusqu’à 45 jours.
Selon les exigences de la NASA, le véhicule de terrain lunaire habité doit être conçu pour une durée de vie d’au moins une décennie. Il prendrait en charge une multitude de missions d’une ou deux semaines, et il pourrait même explorer la surface de la lune de manière autonome entre les visites humaines. De plus, sa conception établirait la norme pour les générations suivantes de véhicules de surface construits pour prendre en charge les futurs atterrissages humains théoriques sur Mars.
En réponse à ces défis, les agences spatiales s’appuient sur la vaste expérience des constructeurs de voitures commerciales pour concevoir des rovers durables à partir de zéro. Au moins deux partenariats ont émergé pour se disputer le prochain véhicule de terrain lunaire de la NASA : un entre General Motors et Lockheed Martin a été annoncé en mai dernier. Et un autre entre Northrop Grumman, AVL, Intuitive Machines, Lunar Outpost et Michelin, lancé en novembre dernier. Les scientifiques planétaires ont même commencé à penser au-delà de la lune : un récent atelier organisé par le Keck Institute for Space Studies a réuni des chercheurs du gouvernement, du milieu universitaire et de l’industrie pour envisager des idées plus audacieuses pour la surface martienne, telles que : B. Modernisation d’un véhicule électrique commercial pour une utilisation dans l’espace.
De l’autre côté du Pacifique, le Japon mène un processus parallèle. L’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA) s’est associée à Nissan et Toyota pour deux projets de voyages lunaires différents. En décembre, Nissan a dévoilé un prototype de rover lunaire sans pilote équipé de moteurs électriques avant et arrière pour naviguer sur des terrains accidentés. Pendant ce temps, Toyota conçoit un croiseur lunaire habité et pressurisé alimenté par des piles à combustible à hydrogène qui jouerait apparemment le même rôle que la plate-forme de mobilité habitable de la NASA. Les responsables de Toyota ont annoncé en janvier qu’une fois le croiseur déployé sur la Lune, la société s’efforcerait de l’adapter pour une utilisation sur Mars.
« Nous nous rapprochons d’un point pour les véhicules planétaires et commerciaux où nous utilisons les mêmes techniques pour faire fonctionner ces véhicules, les faire conduire de manière autonome et éviter les obstacles », déclare Paul Niles, planétologue au Johnson Space Center de la NASA. « Bien sûr, l’automatisation aiderait et des trucs comme ça [partnership] serait vraiment synergique.
« Extraterrestre » signifie « particulièrement difficile »
La Lune et Mars présentent une série de difficultés qui se chevauchent pour un rover réutilisable.Y arriver est une première étape simple : bien que SpaceX espère augmenter considérablement les coûts de lancement avec Starship, la fusée lourde de la société en développement et dont on dit qu’elle est entièrement réutilisable plus bas, cela reste un investissement considérable pour lancer quelque chose d’aussi gros qu’une voiture dans l’espace. (D’un autre côté, SpaceX l’a déjà fait – et a fait allusion de manière fantaisiste à ce que pourraient être les plans naissants d’envoyer un jour un Tesla Cybertruck sur Mars.)
Une fois déposé sur l’un ou l’autre corps, un véhicule devrait faire face à des températures extrêmes surnaturelles. Mars reçoit environ la moitié du rayonnement réchauffant du soleil que la Terre, et l’atmosphère de la planète rouge est trop faible pour retenir beaucoup de chaleur, explique Niles.
« Votre pire journée sur le mont Everest est comme votre journée la plus chaude sur Mars », dit-il. « Alors que les roches à la surface peuvent devenir assez chaudes, presque à zéro degré Celsius, l’air est vraiment froid. »
La situation sur la lune est encore plus extrême. La lune tourne plus lentement que la terre, faisant d’un jour lunaire environ 29,5 jours terrestres. Cela signifie qu’un véhicule polyvalent devrait survivre à une nuit au clair de lune d’une semaine – un exploit qui a fait dérailler le rover chinois Yutu en 2014. Les températures peuvent atteindre 127 degrés Celsius les jours de pleine lune, pour chuter à -173 degrés Celsius les nuits de pleine lune. De plus, l’absence d’atmosphère de distribution de chaleur sur la Lune signifie qu’elle peut devenir extrêmement froide dans les régions d’ombre, même pendant la longue journée lunaire. Pour qu’un rover puisse survivre à ces extrêmes sans accès à l’énergie solaire, il doit en quelque sorte stocker de l’énergie et retenir la chaleur pendant la nuit au clair de lune – mais il doit également éviter la surchauffe d’être baigné dans la lumière du soleil pendant des semaines.
« Pour pouvoir survivre à ça [lunar] La nuit est absolument critique, ou vous ne faites qu’éjecter des rovers à sens unique à ce stade », explique Derek Hodgins, directeur de la stratégie et des affaires de la branche d’exploration lunaire de Lockheed Martin.
Un autre obstacle qu’un véhicule doit surmonter dans l’espace est le rayonnement. L’atmosphère et le champ magnétique de la Terre agissent comme un bouclier contre les particules à haute énergie émises par le soleil et les rayons cosmiques, chacun pouvant dégrader les matériaux et endommager les composants électroniques sensibles. Mais ni la Lune ni Mars n’offrent une protection similaire. Les rovers de surface destinés à y servir pendant des années doivent inclure des composants électroniques protégés contre les radiations, ainsi que de plus grandes redondances dans le cas inévitable de pannes basées sur les pièces, explique Jeff Nield, directeur des produits et de l’expérience pour la conception industrielle mondiale chez General Motors.
Enfin, la Lune et Mars possèdent un champ gravitationnel beaucoup plus faible que la Terre, ce qui peut subtilement affecter le fonctionnement d’un véhicule. Moins de gravité peut en fait aider un véhicule électrique à transporter des charges comme des astronautes et à voyager plus loin qu’une voiture similaire sur Terre avec la même alimentation électrique. Mais l’étalonnage et le montage d’un rover sur la Lune ou sur Mars devraient être ajustés pour s’adapter à un centre de gravité modifié, explique Bethany Ehlmann, planétologue au California Institute of Technology.
Solutions : à partir de rien ou prêtes à l’emploi ?
Les deux partenariats qui conçoivent des véhicules lunaires pour la NASA ne sont pas découragés par ces défis, suffisamment pour développer leurs prototypes sans la certitude d’un contrat avec l’agence. La NASA a sollicité plusieurs demandes d’informations sur l’ATV lunaire, mais n’a pas encore publié de demande de devis officielle qui signalerait sa capacité à payer la facture.
« Il n’y a jamais eu de développement à 100% dirigé par l’industrie d’un système spatial habité qui a volé ou retenu des astronautes américains », déclare Nield, ajoutant que le programme d’équipage commercial récemment achevé a reçu 7% de son financement de l’industrie, la NASA couvrant le 93% restants de l’onglet de plusieurs milliards de dollars.
Le pari entre GM et Lockheed Martin n’est probablement pas si risqué : selon Hodgins, les missions Apollo ont généré jusqu’à 700 % de retour sur investissement pour les partenaires industriels, sur la base d’une technologie développée pour l’espace et utilisée sur terre. Celles-ci comprenaient des pompes pour cœurs artificiels et certains des matériaux ignifuges utilisés dans les combinaisons de pompiers.
Cette fois, les innovations traduisibles pourraient concerner la conduite autonome et l’ergonomie des utilisateurs. Une technologie autonome permettrait à un rover de repérer des sites d’atterrissage potentiels, de prépositionner des cargaisons et de collecter des échantillons pour préparer ou renforcer des missions habitées. Et il serait impératif de concevoir la cabine d’un véhicule pour mieux accueillir les passagers et l’équipage adaptés à l’espace. Les améliorations dans les deux domaines pourraient se traduire en produits de consommation sur Terre sous la forme de meilleures voitures autonomes ou de véhicules avec des améliorations pour les utilisateurs à mobilité réduite. Le GM-Lockheed Martin Rover, par exemple, a un intérieur plus spacieux et plus convivial pour les astronautes, où les barres d’appui facilitent les déplacements et les boutons et interrupteurs compatibles avec les gants priment sur les pavés tactiles.
Mais ce type d’approche sur mesure n’est qu’une des solutions au problème de l’espace. D’autres chercheurs, dont Niles et Ehlmann, voient le potentiel de conceptions qui utilisent simplement le châssis d’un véhicule électrique existant, puis le modernisent avec les personnalisations nécessaires aux opérations extraterrestres. Tous deux ont contribué à l’atelier de mars dernier sur la révolution de l’accès à la surface martienne, ce qui a été confirmé dans un rapport publié ce mois-ci par le Keck Institute for Space Studies. L’annexe du rapport se terminait par une étude de cas sur le coût et le processus d’adaptation d’un véhicule électrique commercial prêt à l’emploi pour Mars.
En théorie, si suffisamment de composants sont laissés intacts, le coût de la refonte d’un véhicule existant serait bien inférieur à celui de la conception d’un véhicule à partir de zéro, explique Ehlmann, qui a codirigé l’atelier.
Les voitures électriques commerciales ont d’autres caractéristiques qui conviendraient à Mars, en plus de leurs batteries et de leur capacité à fonctionner à basse température. Malgré les différences de pression atmosphérique sur Terre et sur Mars, les composants scellés et sous pression des voitures ne seraient probablement pas affectés, selon le rapport. De plus, les véhicules utilitaires ont subi des années d’essais d’endurance pour être vendus sur le marché, contrairement aux rovers, qui sont conçus sur mesure pour l’espace.
Mais l’idée n’est qu’une expérience de pensée, dit Ehlmann. L’approche standard du rapport, cependant, représente le genre de pensée non conventionnelle qui pourrait accélérer les progrès vers les voyages humains vers Mars.
« Il y a tellement d’enthousiasme à faire de la science », dit-elle. « Il est logique de considérer les missions non pas comme des actions ponctuelles, mais comme un véritable engagement à avoir une présence américaine sur la Lune et sur Mars, à la fois robotique et un jour personnelle. »