Une image haute définition de la Terre prise par l'orbiteur lunaire japonais Kaguya en novembre 2007. Crédit :JAXA/NHK
Les concepteurs des futures missions et bases lunaires doivent faire face à un défi effrayant :comment leurs créations pourraient-elles supporter la nuit lunaire de quinze jours ? L'ESA est arrivée à un moyen peu coûteux de survivre.
Pendant la nuit prolongée, lorsque la surface n'est éclairée que par la lumière bleue de la Terre, les températures descendent en dessous de –170ºC. Certains endroits à des latitudes plus élevées ont des nuits plus courtes, bien que d'autres aient une obscurité beaucoup plus longue ou même permanente.
De nombreuses missions robotiques ont péri pendant ce froid prolongé. Le rover russe Lunokhod-2, par exemple, n'a pas réussi à passer la nuit de mai 1973, son réchauffeur radioactif s'étant progressivement éteint après quatre mois d'exploration.
Les missions habitées Apollo ne sont restées à la surface que quelques jours à la fois, et tout cela au petit matin lunaire. Mais les futurs colons lunaires devront vivre la nuit comme le jour, en gardant à l'esprit que l'énergie solaire vitale et la chaleur seraient indisponibles pendant les 14 jours d'obscurité.
"Jusqu'à maintenant, les sources radioactives de chaleur et d'électricité ont été la solution privilégiée pour les habitats lunaires, " explique Moritz Fontaine de l'ESA. " Mais cela multiplierait le coût et la complexité de toute expédition.
"Nous explorons donc une solution plus durable, en utilisant la capacité de la poussière de lune à absorber et à stocker de l'énergie lorsqu'elle est frappée par la lumière du soleil, puis libérant cette énergie pendant la nuit lunaire."
Cette image de la Station spatiale internationale passant devant la Lune le 4 février 2017 a été prise depuis Rouen, La France, la ville natale de l'astronaute de l'ESA Thomas Pesquet. Crédit :Thierry Legault
Poussé par la différence de température, ce moteur thermique fonctionnerait directement grâce à la chaleur du soleil pendant la journée – les températures de la surface éclairée s'élèvent bien au-dessus de 100 °C à l'équateur – tout en stockant simultanément l'excès de chaleur dans le sol.
Une fois la nuit tombée, le moteur thermique serait maintenu en marche à son tour par la libération progressive de l'énergie du sol chauffé.
« Le principe a été élaboré en détail, " ajoute Moritz. " La prochaine étape, entrepris dans le cadre du Programme d'études générales de l'ESA, est d'effectuer des études numériques et de simulation pour mettre des valeurs sur le stockage de chaleur et la fourniture d'électricité que le système permettrait.
"Les résultats devraient ensuite permettre la construction d'un petit démonstrateur pour tester le concept en pratique."
