Cette image montre la configuration du chargement de l’European Large Logistics Lander, qui livre des fournitures et même des rovers ou des robots à la surface de la Lune pour les astronautes dans le cadre du programme Artemis de la NASA. Crédit : ESA/ATG-Medialab
À l’issue d’un concours, l’ESA a sélectionné l’équipe industrielle qui concevra et construira la première charge utile expérimentale destinée à extraire l’oxygène de la surface de la Lune. Le consortium gagnant, dirigé par Thales Alenia Space au Royaume-Uni, a été chargé de produire un petit équipement qui évaluera la perspective de construire des usines lunaires plus grandes pour extraire du propergol pour les vaisseaux spatiaux et de l’air respirable pour les astronautes – ainsi que des matières premières métalliques pour les équipements.
La charge utile compacte devra extraire 50 à 100 grammes d’oxygène du régolithe lunaire – en visant une extraction de 70 % de tout l’oxygène disponible dans l’échantillon – tout en fournissant des mesures précises des performances et des concentrations de gaz. Et elle devra faire tout cela rapidement, en l’espace de 10 jours, en utilisant l’énergie solaire disponible au cours d’une seule journée lunaire de quinze jours, avant l’arrivée de la nuit noire et glaciale de la Lune.
Une impression d’artiste de Lunar Lander collectant un échantillon sur la lune. L’une des tâches des instruments scientifiques de Lunar Lander sera d’étudier la poussière lunaire. Un bras robotique récupérera des échantillons pour les examiner de plus près sous un microscope embarqué. Les images et les données seront renvoyées sur Terre pour une analyse plus approfondie. Crédit : ESA
La Direction de l’Exploration Humaine et Robotique de l’ESA a sélectionné l’équipe dirigée par Thales, composée de AVS, Metalysis, Université ouverte, et Redwire Space Europe à la suite d’une étude détaillée menée l’année dernière, évaluant trois conceptions rivales. Le processus a suivi une nouvelle approche de sélection des concepts de systèmes.
“L’utilisation d’une approche par défi nous a permis d’évaluer les concepts de charge utile concurrents sur une base précise, côte à côte”, commente David Binns, ingénieur système du centre de conception simultanée de pointe de l’ESA.CDF). “Nous sommes maintenant impatients de travailler avec le consortium gagnant pour faire de leur conception une réalité pratique.
Un consortium, dirigé par Thales Alenia Space au Royaume-Uni, a été chargé de produire une petite pièce d’équipement qui évaluera la possibilité de construire des usines lunaires plus grandes pour extraire le propergol pour les vaisseaux spatiaux et l’air respirable pour les astronautes – ainsi que les matières premières métalliques pour les équipements. La charge utile compacte devra extraire 50 à 100 grammes d’oxygène du régolithe lunaire – en visant une extraction de 70 % de tout l’oxygène disponible dans l’échantillon – tout en fournissant des mesures de précision des performances et des concentrations de gaz. Et il devra faire tout cela rapidement, en l’espace de 10 jours, en utilisant l’énergie solaire disponible au cours d’une seule journée lunaire de quinze jours, avant l’arrivée de la nuit noire et glaciale de la Lune. Pour ce faire, il faut un ensemble complexe d’actions, permettant de surmonter la poussière du site d’atterrissage. Le démonstrateur devra se poser, subir une mise en service, acquérir des échantillons de matériaux, les charger dans le démonstrateur qui en produira ensuite de l’oxygène. Crédit : ESA
“La charge utile doit être compacte, de faible puissance et capable de voler sur une gamme d’atterrisseurs lunaires potentiels, y compris l’European Large Logistics Lander de l’ESA, EL3. La possibilité d’extraire de l’oxygène de la roche lunaire, ainsi que des métaux utilisables, changera la donne pour l’exploration lunaire, en permettant aux explorateurs internationaux prêts à retourner sur la Lune de “vivre de la terre” sans être dépendants de longues et coûteuses lignes d’approvisionnement terrestres.”
À gauche de cette image avant et après, on voit un tas de sol lunaire simulé, ou régolithe ; à droite, on voit le même tas après que l’oxygène en ait été extrait, laissant un mélange d’alliages métalliques. L’oxygène et le métal pourraient être utilisés à l’avenir par les colons sur la Lune. Crédit : Beth Lomax – Université de Glasgow
Giorgio Magistrati, chef de l’équipe Études et Technologies du projet ExPeRT de l’ESA (Préparation, recherche et technologie de l’exploration) de l’ESA, ajoute : “Le moment est venu de commencer à travailler à la réalisation de ce démonstrateur d’utilisation des ressources in situ, première étape de notre stratégie de mise en œuvre de l’ISRU. Une fois que la technologie aura fait ses preuves à l’aide de cette charge utile initiale, notre approche aboutira à la mise en place d’une usine ISRU à grande échelle sur la station spatiale internationale.Lune au début de la décennie suivante.”
Alexandre Meurisse, chercheur à l’ESA, et Beth Lomax, de l’Université de Glasgow, produisent de l’oxygène et du métal à partir d’une simulation de poussière de lune dans le Laboratoire des matériaux et composants électriques de l’ESA. Crédit : ESA-A. Conigili
Le site concept sous-jacent a déjà été prouvé. Les échantillons renvoyés par la surface lunaire confirment que le régolithe lunaire est composé de 40 à 45 % d’oxygène en poids, son élément le plus abondant. La difficulté réside dans le fait que cet oxygène est lié chimiquement sous forme d’oxydes dans les minéraux ou le verre, et qu’il n’est donc pas disponible pour une utilisation immédiate.
Cependant, un prototype d’usine à oxygène a été mis en place dans le Laboratoire des matériaux et des composants électriques de l’ESTEC. Cette usine utilise un processus basé sur l’électrolyse pour séparer le régolithe lunaire simulé en métaux et en oxygène, ressources de base essentielles pour les missions spatiales durables à long terme.