La NASA a un plan pour alimenter la Lune

Malgré tout le battage médiatique entourant l'avènement de l'ère spatiale commerciale, la NASA et d'autres agences gouvernementales joueront toujours un rôle vital dans les premières étapes de la mise en place et du fonctionnement d'une grande partie de l'infrastructure avant que les acteurs commerciaux ne puissent entrer. Ce rôle sera principalement rempli en étant le premier (et parfois le seul) client d'une grande variété d'entreprises qui espèrent tirer profit de l'exploitation des ressources spatiales.

Les gouvernements du monde entier commencent à réaliser le rôle critique qu'ils joueront dans la nouvelle ère industrielle potentielle, et la Chambre des représentants des États-Unis a fait un pas vers l'acceptation de cette responsabilité lorsqu'elle a donné à la NASA 6 mois pour élaborer un plan d'élaboration d'un plan de infrastructures électriques sur la Lune. En réponse, le technologue principal de la NASA pour l'énergie et le stockage de l'énergie, le Dr John H Scott, a présenté un plan préliminaire de développement de cette infrastructure lors du Space Power Workshop, qui s'est tenu à Torrance, en Californie, fin avril.

Les défis d'obtenir de l'énergie sur la Lune ont été bien documentés. La lumière du soleil n'est pas assez constante et les batteries qui fonctionnent à des températures glaciales ne sont pas assez grandes pour que les plans d'énergie renouvelable typiques soient viables au pôle sud lunaire, qui servira probablement de premier site d'atterrissage pour le programme Artemis de la NASA. Cependant, de grandes quantités d'énergie sont nécessaires pour l'utilisation des ressources in situ, comme la fabrication de carburant de fusée pour ramener les atterrisseurs sur Terre et faire fonctionner efficacement un camp de base.

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Mais la vision demandée par la Chambre des représentants allait au-delà des missions préliminaires d'Artemis, là où il pourrait y avoir une présence industrielle privée importante sur la Lune. Le Dr Scott décompose cette vision en trois phases - la phase du camp de base d'Artemie, la phase ? phase où la NASA est un client principal des services d'alimentation disponibles dans le commerce et un ? phase où la NASA est l'un des nombreux autres clients (vraisemblablement commerciaux) qui utilisent les services d'alimentation existants.

Dans des graphiques étonnamment bons pour une présentation gouvernementale, le Dr Scott expose également les exigences technologiques essentielles pour chaque phase et identifie les charges que les technologies pourraient être utilisées pour alimenter. Dans le ? phase, les technologies vont des piles à combustible aux héliostats, et elles peuvent être utilisées pour alimenter n'importe quoi, des rovers aux laboratoires à part entière.

Ces technologies gagnent en complexité à mesure que la base industrielle sur la Lune s'étend vers le ? phase, où les composants du système électrique incluent le photovoltaïque au silicium de l'ISRU, et certaines charges électriques incluraient des habitats de surface à long terme. Le Dr Scott présente également les lacunes de ces technologies en décrivant les « priorités futures envisagées » pour le développement technologique.

Dans la trilogie Mars de Kim Stanley Robinson, l'un des premiers astronautes sur Mars est naturellement heureux lorsqu'il trouve le réacteur nucléaire de la base. Le Dr Scott pense qu'une technologie similaire pourrait également être utile sur la Lune, car sa technologie Gap A est une source d'énergie de surface à fission mobile. Cependant, la technologie qu'il désigne comme la plus importante pourrait surprendre les non-ingénieurs.

Les circuits d'électronique de puissance durcis aux rayonnements figurent en tête de sa liste de priorités de développement. C'est parce que, selon ses mots, "Aucun de ces blocs de construction ou ambitions de croissance ne servira à rien si tout le réseau s'éteint lors de la première tempête solaire. C'est là que nous allons être mordus."

Il a raison - la Lune n'a pas le champ magnétique terrestre qui protège (principalement) l'électronique sur la planète des particules solaires qui pourraient faire des ravages sur l'infrastructure électrique si elles frappaient la surface. Aux tensions nécessaires pour alimenter une colonie lunaire entière, il y a eu peu ou pas de développement pour les circuits électroniques de puissance, tels que les convertisseurs et les onduleurs. Par conséquent, le durcissement par rayonnement de ces composants est primordial, car l'ensemble du système s'effondrerait sans eux.

La NASA soutient déjà certaines options, notamment le travail sur des semi-conducteurs fabriqués à partir de matériaux exotiques tels que les diamants. Mais un soutien supplémentaire est nécessaire pour prouver les technologies sur lesquelles on peut compter pour prendre en charge l'ensemble de l'infrastructure lunaire.

Heureusement, la Chambre des représentants l'a également reconnu et a offert un financement de 40 millions de dollars en 2023 pour soutenir le développement de ces technologies, avec l'intention qu'elles soient démontrées d'ici 2026. Cela devrait être à temps pour toute présence permanente significative sur la Lune, mais, comme l'a dit le Dr Scott dans sa présentation, "beaucoup plus d'études à faire." Il a également raison de souligner que, si ces efforts réussissent, 200 ans après que Jules Verne a écrit De la Terre à la Lune, il pourrait y avoir une vie permanente sur notre voisin le plus proche, et cela pourrait transformer la surface stérile en une autre maison.

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Image principale : Représentation artistique des astronautes d'Artémis sur la Lune. Crédit : NASA