Une lumière laser projetée dans l'obscurité pourrait alimenter l'exploration robotique des endroits les plus fascinants de notre système solaire :les cratères ombragés en permanence autour des pôles de la lune, considéré comme riche en glace d'eau et autres matériaux précieux.

Le programme de découverte et de préparation de l'ESA a financé la conception d'un système laser pour maintenir un rover alimenté en énergie jusqu'à 15 km de distance pendant qu'il explore certains de ces cratères sombres.

Aux plus hautes latitudes lunaires, le soleil reste bas à l'horizon toute l'année, projetant de longues ombres qui maintiennent les cratères engloutis dans une ombre permanente, potentiellement sur une échelle de temps de milliards d'années. Les données du Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA, Les orbiteurs indiens Chandrayaan-1 et SMART-1 de l'ESA montrent que ces "régions ombragées en permanence" sont riches en hydrogène, suggérant fortement qu'on y trouve de la glace d'eau.

En plus d'avoir un intérêt scientifique, cette glace serait précieuse aux colons lunaires, comme source d'eau potable, oxygène pour respirer, ainsi qu'une source de carburant pour fusée à hydrogène. Mais pour savoir avec certitude, il faut entrer dans ces cratères sombres et forer.

Tout rover prospectant les régions ombragées devrait se passer d'énergie solaire, tout en affrontant des températures comparables à la surface de Pluton, jusqu'à –240°C, à seulement 30 degrés au-dessus du zéro absolu.

"La suggestion standard pour une telle situation est d'équiper le rover de générateurs thermoélectriques à radio-isotopes nucléaires, " commente l'ingénieur robotique de l'ESA Michel Van Winnendael. " Mais cela pose des problèmes de complexité, des coûts et de la gestion thermique - le rover pourrait se réchauffer tellement que la prospection et l'analyse d'échantillons de glace deviennent en fait impossibles.

"Comme alternative, cette étude a porté sur l'exploitation d'un système d'alimentation à base de laser, inspiré par des expériences laser terrestres pour maintenir les drones sous tension et en vol pendant des heures."

Le PHILIP 10 mois, "Alimenter les rovers par induction laser à haute intensité sur les planètes, " contrat a été conclu pour l'ESA par la société italienne Leonardo et l'Institut national roumain de recherche et de développement pour l'optoélectronique, proposer une conception complète de mission d'exploration alimentée par laser.

Cela comprenait la sélection d'un emplacement pour l'atterrisseur de mission, dans une région ensoleillée presque en permanence entre les cratères de Gerlache et Shackleton au pôle Sud. Cet atterrisseur hébergerait un laser infrarouge de 500 watts à énergie solaire, qu'il garderait entraîné sur un rover de 250 kg lorsqu'il entrerait dans les régions ombragées.

Le rover convertirait cette lumière laser en énergie électrique en utilisant une version modifiée d'un panneau solaire standard, avec des photodiodes sur les côtés du panneau le maintenant verrouillé sur le laser avec une précision centimétrique.

L'étude a identifié des itinéraires qui amèneraient le rover vers le bas à une pente relativement douce de 10 degrés tout en le gardant dans la ligne de mire directe de l'atterrisseur. Le faisceau laser pourrait être utilisé comme liaison de communication bidirectionnelle, avec un rétro-réflecteur modulant monté sur le deuxième des panneaux solaires du rover, envoyer des impulsions de signal dans la lumière réfléchie vers l'atterrisseur.

Pilotage des exigences du projet, L'ESA a déjà effectué des tests sur le terrain de nuit à Tenerife, semblable à une lune, pour simuler des opérations de rover dans une ombre permanente.

Michel ajoute :« Le projet PHILIP terminé, nous sommes un pas de plus vers l'alimentation des rovers avec des lasers pour explorer les parties sombres de la lune. Nous sommes au stade où le prototypage et les tests pourraient commencer, entreprises par les programmes technologiques de suivi de l'ESA.