La course spatiale entre les États-Unis et la Russie a pris fin il y a un demi-siècle lorsque les astronautes américains sont devenus les premiers à marcher sur la Lune. Aujourd'hui, il y a encore une autre course, motivé par l'atterrissage réussi de la Chine sur la face cachée de la Lune et impliquant des entreprises privées ainsi que des agences spatiales nationales, remettre les humains sur la surface lunaire.

Mais construire une base lunaire et vivre réellement sur la lune nécessitera une planification minutieuse. D'abord, nous devons identifier et cartographier les ressources lunaires disponibles, y compris l'hydrogène et la glace d'eau. De tels composés sont cruciaux si nous voulons créer de l'air respirable et du carburant de fusée, que ce soit pour un observatoire ou une rampe de lancement pour aller vers les planètes extérieures de notre système solaire.

Mais envoyer des missions pour cartographier la lune à la recherche de ressources avec suffisamment de détails pour permettre de futurs établissements est une entreprise coûteuse qui prendra beaucoup de temps. Heureusement, il existe un raccourci :de minuscules satellites appelés CubeSats.

Il existe de nombreuses ressources souhaitables sur la lune, de la glace d'eau qui peut nous donner du carburant et de l'air et d'autres éléments volatils au titane. Ceux-ci peuvent s'être accumulés dans des régions polaires ombragées en permanence, où il fait trop froid pour qu'ils se vaporisent.

Les missions lunaires orbitales et terrestres précédentes nous ont fourni un large aperçu de la géologie de la surface lunaire. Cette connaissance a été renforcée par le retour d'échantillons lunaires des missions de retour d'échantillons Apollo et Luna, ainsi que des météorites lunaires récupérées.

En réalité, c'est ainsi que nous avons obtenu la preuve de la glace d'eau lunaire dans les régions ombragées en permanence. Nous avons également appris que la surface lunaire est composée de quantités variables d'ilménite et de minéraux oxydes apparentés ainsi que de minéraux silicatés et de fer nanophasique (matériau dont la taille des grains est inférieure à 100 nanomètres), qui sont tous utiles pour la construction future sur la lune.

Mais cette connaissance ne nous mènera pas loin. Nous devons également savoir exactement comment les substances sont distribuées et sous quelle forme elles se présentent. Sont-elles libres ou liées à quelque chose ? Sont-ils au fond ? Comment interagissent-ils avec la surface lunaire ? Nous ne pouvons pas les extraire avec succès sans savoir de telles choses.

Si nous voulons aller au fond de ces questions, nous avons besoin de nouvelles missions à faible coût qui peuvent être réalisées plus rapidement par rapport aux projets traditionnellement grands et coûteux.

Nano-satellites

Mini- et micro-satellites, une technologie qui a mûri au cours des 40 dernières années pour rendre la science spatiale considérablement moins chère, se sont donc présentés comme une excellente option. Au cours des dernières années, nous avons même commencé à envisager d'utiliser des plateformes nanosatellites, telles que CubeSats. Il s'agit de minuscules satellites de quelques dizaines de kilogrammes sur lesquels a été développée une plate-forme standard sur laquelle peuvent être montés différents instruments.

L'exploration robotique du système solaire à l'aide de nano-satellites est intéressante car moins chère, moins risquées et ont un calendrier de développement plus court par rapport aux missions scientifiques traditionnelles. La NASA prévoit donc une série de missions lunaires utilisant des CubeSats dont Lunar Flashlight, LunaH-Map et Lunar Ice-Cube, qui contribueront tous à améliorer notre compréhension de la distribution spatiale de la glace d'eau dans les pièges à froid lunaire. Cependant, la résolution spatiale des observations de ces missions n'est pas grande, de l'ordre d'un à plusieurs kilomètres.

Étant donné que les futurs atterrisseurs ou rovers lunaires destinés à des régions ombragées en permanence auront probablement une mobilité limitée, il est nécessaire d'améliorer la précision spatiale des cartes de la glace d'eau. Je travaille sur une autre mission CubeSat appelée Volatile &Mineralogy Mapping Orbiter (VMMO) financée par l'Agence spatiale européenne, qui pourra y parvenir grâce à la technologie laser.

VMMO vise à aborder plusieurs aspects clés de l'exploration lunaire future. Adoptant la "conception CubeSat 12U, " qui a les dimensions 120 x 10 x 10cm, il cartographiera l'emplacement des ressources pertinentes et des substances volatiles en quantités suffisantes pour être opérationnellement utiles aux futurs colons lunaires pour fabriquer du carburant et de l'air respirable. Sa principale charge utile scientifique est un instrument laser miniaturisé qui sonderait le cratère Shackleton, adjacent au pôle Sud, pour mesurer l'abondance de la glace d'eau.

Spécifiquement, l'instrument utilise un lidar, une méthode d'arpentage qui peut imager un objet en l'éclairant avec une lumière laser et en mesurant la lumière réfléchie avec un capteur. Balayant un chemin de dix mètres de large, l'instrument prendrait environ 260 jours pour construire une carte haute résolution de la glace d'eau à l'intérieur du cratère de 20 kilomètres de diamètre.

Il cartographiera également les ressources lunaires telles que l'ilménite (TiFeO3) lorsqu'elle survolera les régions ensoleillées, ainsi que de surveiller la répartition de la glace et d'autres substances dans les zones sombres. Cela nous aidera à comprendre comment les condensats migrent à travers la surface pendant la nuit lunaire de deux semaines.

La mission VMMO devrait être lancée en 2023. Si tout se passe bien, il contribuera à ouvrir la voie à l'exploration lunaire européenne en direction d'un village lunaire et d'une exploitation commerciale à l'horizon 2030-2040.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.