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Zoom sur les deux modules de Thales Alenia Space pour la station spatiale en orbite lunaire de la Nasa

La Rédaction d'Industrie et Technologies

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Zoom sur les deux modules de Thales Alenia Space pour la station spatiale en orbite lunaire de la Nasa

A l’occasion de la 71ème édition de l’Astronautical International Congress, qui se tient virtuellement du 12 au 14 octobre, l’Agence spatiale européenne a donné le coup d’envoi de deux modules de la future station spatiale en orbite lunaire de la Nasa. Confiés à Thales Alenia Space, ces deux équipements hors-normes nécessitent de relever de nombreux défis.

Du domaine de la science-fiction il y a encore quelques années, le projet de station spatiale en orbite lunaire voulu par l’Agence spatiale américaine (Nasa) dans le cadre de son projet Artemis avance aujourd’hui à grand pas. A l’occasion de la 71ème édition de l’Astronautical International Congress (IAC), grand raout du spatial mondial qui se tient cette année du 12 au 14 octobre dans une version dématérialisée, l’Agence spatiale européenne (Esa) a annoncé la mise en chantier de deux modules : le module d’habitat international (I-Hab) et le module de communication et de ravitaillement Esprit (European System Providing Refueling, infrastructure and Telecommunications).

C’est Thales Alenia Space, société conjointe entre le français Thales et l’italien Leonardo, qui fournira ces deux équipements. Ils représenteront la contribution européenne à la construction de cette future station baptisée LOP-G (Lunar Orbital Platform – Gateway) et qui doit permettre à l’Homme de retourner prochainement sur la Lune. L’industriel effectuait depuis 2016 des travaux d’études sur ces deux modules.

Dans le cas de I-Hab, l’Esa a annoncé le financement d’une première tranche de financement de 36 millions d’euros, sur un montant global de 327 millions d’euros, avec un lancement en 2026, tandis que les travaux du module Esprit ont démarré dans le cadre d’un accord préliminaire avec une signature du contrat prévue d’ici la fin de l’année. Son lancement est quant à lui prévu en 2027.

Exposition prolongée à l'environnement de l'espace lointain

« Pour Thales Alenia Space, la conception de ces équipements est un véritable défi technologique », appuie Xavier Roser, ingénieur responsable des Projets Futurs chez Thales Alenia Space. « Contrairement aux modules d’habitation de la station spatiale internationale (ISS), sur lesquels nous avons déjà travaillé, les éléments de la LOP-G seront pour la première fois soumis à une longue exposition à l’environnement de l’espace lointain. » Deux dangers environnementaux sont particulièrement à l’étude : les radiations cosmiques et les micrométéorites.

Située en dehors de la magnétosphère terrestre, qui protège la terre des radiations en provenance de l’espace, l’orbite lunaire soumettra les résidents de la LOP-G (ou Gateway) à de niveaux élevées de rayonnements. Thales Alenia Space a adapté le design du module I-Hab pour assurer le plus de protection possible aux astronautes. « Par rapport à ce que nous avons réalisé pour l’ISS, nous avons repensé la structure des modules d’habitation. L’idée est de mettre le plus de matière possible entre les astronautes et l’environnement spatial, explique Xavier Roser. C’est la manière la plus efficace de bloquer les radiations ».

Se protéger d'orage de radiations

Le module d’habitation sera équipé d’un système de surveillance du niveau de radiation et une zone centrale, avec un niveau de protection aux radiations plus élevé, sera définie. « Cette zone permettra aux résidents de la station de se réfugier en cas d’orage de radiations », pointe Xavier Roser. Cette conception sera amenée à évoluer au fur et à mesure : les premiers séjours seront de courte durée et ne nécessiteront pas, dans un premier temps une protection très élevée. Le module d’habitation a cependant été conçu pour être évolutif.

Les micrométéorites sont également une menace sérieuse dans l’espace lointain. Des particules de matières lancées à très haute vitesse peuvent venir frapper la coque des modules I-Hab et Esprit. Thales Alenia Space a mis au point un système de blindage plus performant, basé sur le système utilisé actuellement dans l’ISS. « Le principe est d’avoir plusieurs épaisseurs de matériaux. La première couche est plus légère est a pour but de fragmenter la micrométéorite afin de réduire sa surface d’impact. Les morceaux sont ensuite redirigés vers d’autres revêtements plus denses qui bloquent les particules », explique Xavier Roser.

Un niveau d'automatisation inédit

Les modules du Gateway devront également demeurer opérationnels même en l’absence d’astronaute à son bord. Contrairement à l’ISS qui est constamment habitée, la station spatiale lunaire devra rester plusieurs jours ou semaines sans occupant. Cela a obligé Thales Alenia Space à développer de nombreux automatismes. « La station devra être capable d’effectuer certaines opérations de maintenance de manière complétement autonome. Elle devra effectuer des vérifications automatiques de ses principaux systèmes et en cas de défaillance, basculer sur des systèmes redondants, explique Xavier Roser. C’est quelque chose que nous faisons couramment avec nos satellites mais c’est nettement plus complexe à mettre en place à l’échelle d’une station spatiale ».

Le module d’habitation a également été conçu pour accueillir de futurs robots, qui pourront évoluer avec l’équipage, préparer la station à distance pour recevoir une nouvelle équipe ou encore effectuer des sorties extravéhiculaires pour effectuer des réparations sur le Gateway. Là encore, les modules ont été conçus pour être évolutifs : si les interfaces de contrôles des automatismes ont d’ores et déjà été prévues, le déploiement des solutions robotiques se fera progressivement.

Des communications haut-débit vers la Lune

Un autre défi inhérent au Gateway et plus particulièrement au module Esprit, concerne les communications, à la fois vers la Terre mais également vers la surface lunaire. Les communications entre la Terre et la Lune subissant environ un délai de 2 secondes, les modules de communication comme Esprit vont servir de relais pour accompagner les missions habités à la surface du satellite. D’autant plus que la mission Artemis de la Nasa vise plus spécifiquement la région du pôle Sud lunaire. « C’est une zone où l’on suspecte la présence de régolite gelée, avec la présence d’eau. La Nasa espère faire de l’exploitation de ressources in situ, précise Xavier Roser. Le pôle Sud est cependant difficile à atteindre depuis la Terre en termes de communication. Tout reposera sur les systèmes de la station. »

Un système de communication haut débit, de l’ordre de plusieurs mégabits par seconde, sera donc mis en place via le module Esprit pour permettre aux missions d’envoyer des informations de toute nature : voix, naturellement, mais aussi vidéo et données. Le système devrait être capable de diriger les engins robotisés sur la lune via le Gateway.

Selon l’Esa et Thales Alenia Space, tous ces défis technologiques développés pour la station orbitale lunaire sont autant de briques qui pourront être mises à profit pour amener les humains plus loin encore. Vers Mars en l’occurrence.

Xavier Boivinet et Alexandre Couto

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