La plupart des rovers ont été construits pour Mars, et chacun d’entre eux est une machine complexe conçue avec des objectifs et des terrains spécifiques à l’esprit. Mais la Lune est différente de Mars. Nous ne cherchons pas la vie là-bas ; nous essayons d’établir une présence.
Consciente de cette différence, l’ESA développe des rovers modulaires pouvant répondre à différents besoins avec seulement de petites modifications.
Il s’appelle European Moon Rover System (EMRS) et son objectif est de « développer une solution polyvalente de mobilité de surface pour les futures missions lunaires », selon des articles récemment publiés. Les systèmes de mobilité de surface serviront à quatre prochaines missions de l’ESA : Polar Explorer (PE), In-Situ Resource Utilisation (ISRU), Astrophysics Lunar Observatory (ALO) et Lunar Geological Exploration Mission (LGEM).
Chacune des quatre missions a des exigences spécifiques, notamment le placement d’instruments scientifiques au pôle sud lunaire, l’excavation et le transport de plus de 200 kg (440 lb) de régolithe, la construction d’un observatoire astrophysique sur la face cachée de la Lune et l’étude de l’histoire volcanique de la Lune. . L’ESA développe un rover qui utilise la modularité pour atteindre chaque objectif plutôt qu’un rover complètement différent.
« Pour y parvenir, une approche modulaire a été adoptée pour la conception de la plateforme en termes de locomotion et de mobilité, qui inclut l’autonomie à bord », explique le journal.
La modularité et sa conséquence, la redondance, présentent des avantages évidents. Les charges utiles modulaires peuvent être utilisées plus avantageusement pour la mission spécifique à accomplir. Ils peuvent également être supprimés et ajoutés selon les besoins et leur développement et leur développement prennent moins de temps. Et si un rover est hors service pour une raison quelconque, les charges utiles peuvent être échangées en fonction de l’évolution des priorités.
En matière de mobilité, les nouveaux rovers s’appuieront sur des roues adaptables pour l’exploration (AWE) conçues par Hellenic Technology of Robotics (HTR). « Les roues du rover jouent un rôle central, en particulier compte tenu des conditions difficiles de la surface lunaire et du régolithe », indique le document. Il y a beaucoup de sable meuble sur la Lune et AWE fournira suffisamment de traction. Les roues ont des chenilles de style chenille au-dessus des ressorts et un moyeu interne fixe. Ces roues sont remarquablement flexibles et seront suffisamment résistantes pour répondre aux exigences de la mission, notamment en étant construites avec des matériaux capables de supporter les fortes variations de température sur la surface lunaire.
Les quatre roues du rover ne sont qu’une partie de la conception de la mobilité. Le système de direction est tout aussi important. Il existe deux conceptions potentielles de système de direction : la direction sur le dessus et la direction sur le côté. L’ESA a choisi la direction latérale en partie parce qu’elle est plus compatible avec le volume de la soute supérieure.
La direction latérale permet quatre modes de virage différents : direction par dérapage, virage Ackermann, virage en crabe et virage ponctuel.
Le système de suspension sera un hybride passif et actif, avec une suspension indépendante pour chaque roue. « La suspension indépendante et active permet un mode de déplacement des roues et, couplée à la direction indépendante, même un mode » pagayage « », indique le journal. Le mode Pagaie offre une protection au cas où le rover resterait coincé sur un terrain très meuble. Se retrouver coincé sur un sol mou est l’un des scénarios les plus difficiles pour les systèmes de suspension passive conventionnels.
La conception de la suspension permet également la configuration stockée du rover pendant le vol spatial.
En ce qui concerne le châssis du rover modulaire, l’équipe de conception propose une conception en polymère renforcé de fibre de carbone (CFRP) solide et légère. Le châssis aura quatre baies distinctes. La baie principale est commune à tous les rovers et contiendra l’avionique, les systèmes de contrôle thermique et les composants de puissance communs. Il y aura également deux baies latérales et une baie supérieure, toutes capables de contenir différentes charges utiles.
Le rover aura un logiciel embarqué (OBSW) qui lui permettra de conduire de manière autonome. Il sera capable de détecter et d’identifier différents obstacles et objets et de déterminer son chemin à travers, autour ou au-dessus d’eux. « Il dispose également de capacités de manipulation, lui permettant d’effectuer des tâches ISRU, de manipuler des outils et des échantillonnages scientifiques », indique le document. Le temps des astronautes est précieux, et plus les rovers peuvent être autonomes, plus les astronautes auront du temps pour d’autres tâches.
Le document souligne que la modularité des rover commence à porter ses fruits bien avant qu’un rover ne soit déployé. « La conception modulaire de notre prototype offre un avantage unique en nous permettant d’évaluer la locomotion et le logiciel du rover en tandem avec diverses charges utiles scientifiques », indique-t-il. C’est extrêmement précieux puisque les charges utiles peuvent comprendre diverses choses comme des perceuses, des lames de bulldozer, des spectromètres et des caméras.
La conception du rover modulaire est encore en phase de conception, bien que des modèles de test aient été construits et testés.
« Une série de tests rigoureux d’obstacles et d’excavations ont été effectués, mettant en lumière les capacités remarquables de la configuration du système EMRS », indique le document. « Ces tests démontrent non seulement la capacité du rover à naviguer en toute sécurité sur le terrain lunaire, mais soulignent également sa maîtrise de l’excavation du régolithe lunaire. »
L’ESA développe des projets ambitieux non seulement pour l’exploration lunaire mais aussi pour une présence humaine durable sur la Lune. Les rovers seront la bête de somme pour ces activités, et la conception modulaire devrait leur donner un avantage.
Nous saurons dans quelques années quand l’ESA atterrira sur la Lune.
Plus d’information:
Cristina Luna et al, Modularité pour l’exploration lunaire : conception de la pré-phase A du système européen Moon Rover et résultats de la campagne de tests sur le terrain, arXiv (2023). DOI : 10.48550/arxiv.2311.03098