Vivre et travailler dans l’espace pendant de longues périodes présente un certain nombre de défis. Ceux-ci incluent le rayonnement, car les emplacements situés au-delà de la magnétosphère protectrice de la Terre sont exposés à des niveaux plus élevés de rayons solaires et cosmiques. Il y a aussi le besoin d’autosuffisance car les bases lunaires ou martiennes sont trop éloignées pour compter sur des missions de ravitaillement régulières comme la Station spatiale internationale (ISS). Enfin, il y a le problème de la faible gravité, qui est particulièrement pressant pour les missions à long terme et les habitats au-delà de la Terre. Si l’avenir de l’humanité réside vraiment dans l’espace, nous devons à l’avance trouver des solutions à ce problème.
Une idée populaire consiste à créer des habitats rotatifs dans l’espace qui simulent la gravité artificielle, comme la station Pinwheel ou le cylindre O’Neill. Une autre proposition d’une équipe de chercheurs japonais appelle à quelque chose de plus audacieux : un habitat en rotation sur la lune. Le 5 juillet, des représentants de l’Université de Kyoto et de Kajima Corporation (l’une des plus anciennes et des plus grandes entreprises de construction au Japon) ont annoncé qu’ils s’associeraient pour mener une étude sur ce concept et sur la manière dont il pourrait concrétiser les plans de l’humanité pour vivre sur la lune et Mars une réalité.
L’étude est un effort de collaboration entre l’Université de Kyoto et Kajima Corporation (l’une des plus anciennes et des plus grandes entreprises de construction du Japon). L’annonce a été faite lors d’une conférence de presse couverte par Kansai TV NEWS et partagée via leur chaîne YouTube. Ici, le professeur Yosuke Yamashiki de l’Université de Kyoto et Takuya Ohno, le chef du département de conception architecturale de la branche Kansai de Kajima Construction, ont partagé une vidéo de leur « installation de gravité artificielle » proposée pour vivre sur la lune et sur Mars.
Les effets de la microgravité sur la physiologie humaine sont bien documentés. Grâce à de nombreuses expériences impliquant des séjours de longue durée à bord de l’ISS, dont la célèbre Twin Study de la NASA, il est établi que les astronautes connaîtront une perte de masse musculaire et de densité osseuse. Des recherches récentes ont également montré que la perte de solidité osseuse est une chose dont les astronautes ne se remettent jamais complètement. D’autres effets notés incluent des changements dans la santé cardiovasculaire, la fonction des organes, la vue, les effets psychologiques et l’expression des gènes.
Malheureusement, il n’existe actuellement aucune recherche sur les effets de la microgravité (ou de la faible gravité) sur la reproduction et le développement du jeune enfant. Cela doit être résolu si les astronautes et les gens ordinaires espèrent vivre sur la lune, où la gravité de surface est de 16,5 % (0,165 g) celle de la Terre. Sur Mars, où la gravité de surface est d’environ 38 % (0,385 g) de celle de la Terre, la situation est légèrement meilleure, mais en aucun cas idéale. Une suggestion courante est que les structures qui tournent pour créer une force centripète simuleraient la gravité terrestre – 9,8 m/s2, ou 1 g.
C’est l’idée derrière l’installation connue sous le nom de Lunagrass, qui permettrait aux équipages d’astronautes de vivre et de travailler dans une gravité terrestre simulée. Comme l’a expliqué le professeur Yamashiki :
« Mars et la Lune sont beaucoup plus petites (gravité de surface) que la Terre. Je me demande si les humains finiront par vivre dans ces endroits… On ne sait pas si les mammifères peuvent se reproduire et se développer normalement dans un espace à faible gravité comme la Lune. Cependant, la gravité à l’intérieur de ‘Lunagrass’ est la même que celle de la terre, et il est possible d’accoucher, et si vous vivez ici, vous pouvez maintenir un corps qui peut retourner sur Terre à tout moment. »
Comme le montre la vidéo, le concept est similaire à un cylindre O’Neill, sauf qu’il se tient et tourne sur le côté et est effilé vers le bas (créant une forme d’entonnoir). L' »entonnoir » est soutenu par une grande structure en treillis qui s’étend à la base pour répartir le poids de l’installation sur une plus grande surface. Enroulant autour de la structure de base se trouve une piste montrant un train à grande vitesse responsable du transport de l’entonnoir à la surface lunaire ou entre des points à l’intérieur.
À l’intérieur de l’entonnoir, nous voyons des plans d’eau, des masses terrestres avec de la verdure et des arbres, ce qui semble être des structures flottantes (les carrés bruns) et un réseau de transport qui permet aux gens de se déplacer. Les personnes simulées dans la vidéo sont montrées en train de marcher le long des « murs » comme si ce n’était pas différent de marcher sur la surface de la Terre (il y a même des bateaux à moteur qui roulent sur l’eau.) À la base de l’entonnoir, qui est moins sujet aux centripètes force, il y a une masse d’eau stagnante avec plus de bateaux qui naviguent autour.
D’autres idées abordées dans la présentation incluent un transport Terre-Lune (et même un transport interstellaire) qui s’appuierait sur les mêmes principes pour simuler la gravité artificielle dans l’espace. Ceux-ci sont connus sous le nom de « Luna Beagle » et « Space Express », respectivement. L’animation montre à quoi ressemblerait le premier, un vaisseau de forme hexagonale avec des modules s’étendant à partir d’un rayon central qui tourne pour fournir une gravité artificielle à tous ceux qui se trouvent à l’intérieur.
Le professeur Yamashiki a déclaré : « De plus, la recherche sur les méthodes de transport utilisant la ‘gravité artificielle’ a commencé. L’idée est de créer un Luna Beagle qui court sur la lune et un Space Express qui se déplace entre les étoiles… J’essaie de garantir la même gravité (1G) environnement comme la Terre en mouvement. [Space Express] a besoin de beaucoup d’accélération, et je pense qu’il vaut mieux le remorquer avec une fusée. »
Cependant, il existe des problèmes évidents de coûts et les défis techniques inévitables liés à la construction de ce type de structure sur la lune. Par exemple, lors de la présentation, le sujet de l’utilisation des ressources in situ (ISRU) et de la manière dont cet ouvrage serait construit n’a pas été abordé. Serait-il assemblé sur Terre ou dans l’espace, puis envoyé sur la Lune, ou assemblé sur place à l’aide de régolithe et d’autres ressources lunaires ? Le travail serait-il effectué par des robots autonomes, des équipages humains télécommandés à la surface, ou une combinaison de ceux-ci ?
Comme Ohno l’a admis, le concept Lunagrass est « une histoire de rêve » à ce stade, et non une véritable architecture de mission. Mais, a-t-il ajouté, c’est une idée sérieuse et qui pourrait très bien être réalisable dans un avenir proche. Alors que l’humanité s’embarque dans une ère renouvelée d’exploration spatiale qui comprend des projets d’habitats permanents sur la Lune et sur Mars, des idées d' »histoires de rêve » comme celle-ci jouent un rôle important.
« Bien sûr, ce n’est pas technique du tout, mais il est très important de trouver des idées à ce stade », a-t-il déclaré. « Si possible, je veux aller sur la lune. Plus précisément, je veux aller sur Mars. Je veux réaliser le concept sur la lune d’une manière ou d’une autre en 2050. »