Un nouveau «4x4» lunaire

En fait de 4x4, il faudrait plus exactement écrire 12x12 puisque la NASA travaille sur un prototype de véhicule lunaire doté de 12 roues motrices !

 

Le Lunar Electric Rover (LER) de la NASA. Crédit : NASA

Absence d’air, températures allant de -200 °C à l’ombre à +110 °C au Soleil*, rayonnements cosmiques ou solaires dangereux : la Lune est un environnement hostile pour l’humain. Ce dernier ne peut survivre en dehors du vaisseau spatial qui l’y amène ou du scaphandre avec lequel il marche à sa surface.

La mobilité : un nouveau défi
La NASA prépare actuellement le retour des astronautes sur notre satellite naturel pour l’horizon 2020 dans le cadre de sa Vision for Space Exploration. Vivre et travailler sur la surface sélène est un défi dont les grandes lignes sont connues grâce à l’héritage d’Apollo qui est à ce jour le seul programme ayant amené des hommes sur la Lune. Mais 40 ans après le premier pas historique de Neil Armstrong, l’agence américaine entend relever en plus le défi d’une mobilité fortement accrue. Songez en effet que lors de la dernière mission lunaire habitée (Apollo 17 en décembre 1972), les astronautes Gene Cernan et Harrison Schmitt ont parcouru un total de 35 km à bord de leur «jeep» en 3 sorties en scaphandre, mais s’en jamais s’éloigner de plus de 5 km de leur vaisseau spatial. Or, la surface de la Lune est aussi grande que l’ensemble du continent africain ! La mobilité s’impose donc comme un enjeu qui permettra aux scientifiques de mieux étudier notre satellite naturel.

Le LRV (Lunar Roving Vehicle) d’Apollo. Employée sur les missions 15, 16 et 17, cette «jeep lunaire» comme elle fut surnommée décupla les possibilités d’exploration des  astronautes. Mais pour aller plus loin, la NASA envisage désormais un véhicule doté d’un habitacle pressurisé. Crédit : NASA

Une véritable maison roulante
Dans cette logique, la NASA teste en ce moment un prototype baptisé LER pour Lunar Electric Rover (véhicule lunaire électrique) qui affiche de solides ambitions : accomplir des trajets de 1 000 km tout en hébergeant deux personnes pendant 14 jours. Non seulement on ira plus loin, mais aussi pendant plus longtemps puisque le plus long séjour d’êtres humains sur la Lune ne dépassa pas 3 jours.

Le LER (Lunar Electric Rover) 1 - Habitacle pressurisé doté de sanitaires et couchettes. 2 - Poste de pilotage. 3 - 6 paires de roues motrices orientables. 4 - Sas pour amarrage à une base ou un module lunaire. 5 - Scaphandres placés à l’extérieur du véhicule. 6 - Le châssis motorisé est autonome et peut fonctionner sans l’habitacle. Crédit : NASA

Le scénario principal retenu fait appel à deux LER. Tout d’abord, ceux-ci pourront être livrés par des atterrisseurs automatiques à proximité d’une base déjà existante ou arriveront en avance à un lieu déterminé et seront ensuite rejoints par 4 astronautes. Ces derniers quitteront alors leur module lunaire (ou leur base) pour s’installer dans les LER, deux par deux. Ce principe d’exploration par paire a été retenu pour allier efficacité et sécurité. En effet, si un des véhicules connaît une panne irréparable, l’autre hébergera les 4 membres de l’expédition afin d’assurer leur retour sains et saufs à la base ou au vaisseau spatial. Si un seul LER était employé, les explorateurs devraient réduire leur trajet, à savoir une distance compatible avec l’autonomie de leur scaphandre puisque ce serait alors le seul moyen de revenir vers le point de départ. Pressurisé, le LER est en fait une véritable maison roulante à bord duquel les astronautes sont en bras de chemise (moins de fatigue par rapport au port d’un scaphandre), disposent de sanitaires et de quoi manger ou dormir et sont aussi protégés des rayonnements dangereux du Soleil par un réservoir d’eau intégré à l'habitacle. Outre ce rôle d’absorption des rayonnements, cette eau servira bien évidemment à l’équipage pour les 14 jours d’exploration, mais aussi de circuit de refroidissement pour les équipements embarqués.

Photo de gauche : le LER a clôturé en vedette le défilé d’investiture du président Obama (avec son épouse en haut à droite du cliché). Photo de droite : le poste de pilotage a été simplifié afin de réduire autant que possible la masse du tableau de bord. Crédit : NASA/Bill Ingals

Un véhicule électrique...
Même si le LER a clôturé le défilé d’investiture du président Obama en janvier 2009, il reste avant tout un prototype qui doit permettre aux ingénieurs et astronautes qui le testent d’améliorer le concept de départ afin de l’amener au niveau opérationnel visé. Le véhicule actuel n’est cependant pas encore capable de rouler sur la Lune et ses batteries lithium-ion délivrent 125 Watts par heure par kilo embarqué. Sur notre satellite naturel, la performance nécessaire devra être de 200 Watts par heure par kilo de batterie. De l’aveu même de la NASA, cela équivaut à mettre au point une voiture familiale électrique susceptible de rouler sur 800 km avant de nécessiter une recharge ! Toutefois, si l’agence reconnaît que «le développement de ses technologies plus avancées ne sera pas facile», elle table beaucoup sur une coopération avec les constructeurs automobiles (de plus en plus intéressés par des voitures électriques), les universités, d’autres agences gouvernementales et des partenaires internationaux.
Mais en attendant, le LER continue d’être testé sur des terrains qui reproduisent en partie les difficiles conditions de roulage régnant sur la Lune ; par exemple les dunes de sable de Moses Lake (état de Washington) ou le désert volcanique de Black Point Lava Flow dans l’Arizona.

Le LER en test sur un terrain rocheux et sablonneux afin de s’approcher des conditions d’utilisation sur la Lune. Crédit : NASA

... et polyvalent
Ces zones qualifiées d’analogues lunaires servent aussi à évaluer différentes procédures et solutions pratiques. Ainsi, le pilotage du LER, mais aussi le contrôle de toutes ses fonctions annexes, se fait-il au maximum par l’intermédiaire d’une console informatique autant par souci d’ergonomie que pour éviter la masse importante d’un tableau de bord plus classique constitué de nombreux boutons et manettes. Les larges surfaces vitrées pourraient souffrir de l’accumulation de poussière lunaire (décrite par les astronautes d’Apollo comme «collante») : les ingénieurs envisagent de repousser cette poussière par le biais de l’électricité statique et éviter ainsi les essuie-glaces et leurs éventuels problèmes mécaniques. Côté flexibilité opérationnelle, on notera les deux scaphandres placés en permanence à l’extérieur à l’arrière du véhicule. Les répétitions effectuées montrent qu’une personne peut être prête à marcher en à peine 10 minutes puisqu’elle se glissera dans la combinaison par le dos depuis l’intérieur du rover. La procédure employée évite d’avoir à vider entièrement le LER de son air (perte de réserves) et limite aussi grandement les poussières ramenées dans l’habitacle. Enfin, le châssis mobile, qui comporte 12 roues motrices et directrices, est conçu pour fonctionner sans la partie pressurisée. Il devient alors une plateforme particulièrement agile (possibilité de tourner sur place ou de se déplacer en crabe) aussi bien capable de transporter des astronautes sur de courtes distances que... de servir d’engin de chantier pour la construction d’une base lunaire ! En bref, un véhicule polyvalent, sorte de couteau suisse mobile sélène.

Sans sa partie pressurisée, le LER devient un châssis mobile piloté par des astronautes en scaphandre en vue d’accomplir différentes tâches, y compris celle de bulldozer une fois équipé d’une lame ! Crédit : NASA

Publié le 28 mai 2009.

(*) La notion de température sur la Lune est très différente de celle à laquelle nous sommes habitués sur Terre. Lorsque nous disons «il fait 20 °C», nous parlons de la température de l’air ambiant. Mais notre satellite naturel n’a pas d’atmosphère, donc les températures évoquées sont celles que peuvent atteindre des objets posés à sa surface selon qu’ils sont exposés au Soleil ou placés à l’ombre.

Le LER en vidéo sur EnjoySpaceTV