La représentation artistique d'un atterrisseur lunaire utilise la technologie de dépôt d'une plate-forme d'atterrissage FAST. Crédit :Masten Space Systems
L'exploration spatiale nécessite toutes sortes de solutions intéressantes à des problèmes complexes. Il existe une branche de la NASA conçue pour soutenir les innovateurs qui tentent de résoudre ces problèmes :l'Institute for Advanced Concepts (NIAC). Ils accordent parfois des subventions à des projets méritoires qui tentent de relever certains de ces défis. Les résultats de l'une de ces subventions sont maintenant disponibles, et ils intriguent. Une équipe de Masten Space Systems, soutenu par Honeybee Robotics, Texas A&M, et l'Université de Floride centrale, a trouvé un moyen pour un atterrisseur lunaire de déposer sa propre aire d'atterrissage en descendant.
La poussière lunaire pose un problème important à tous les atterrisseurs motorisés à la surface. Les fusées rétrogrades nécessaires pour atterrir doucement sur la surface de la lune projetteront également de la poussière et se balanceront dans les airs, potentiellement endommager l'atterrisseur lui-même ou toute infrastructure humaine environnante. Une plate-forme d'atterrissage réduirait l'impact de cette poussière et fournirait un endroit plus stable pour l'atterrissage lui-même.
Mais la construction d'une telle aire d'atterrissage de manière traditionnelle serait d'un coût prohibitif. Les estimations actuelles évaluent le coût de la construction d'une plate-forme d'atterrissage lunaire à l'aide de matériaux traditionnels à environ 120 millions de dollars. Une telle mission souffre également d'un problème de poule et d'œuf. Comment obtenir les matériaux pour construire la plate-forme d'atterrissage en place s'il n'y a pas de plate-forme d'atterrissage, pour commencer?
La technologie développée par Masten est une solution ingénieuse à ces deux problèmes. Déposer une aire d'atterrissage pendant la descente permettrait aux astronautes d'avoir une aire d'atterrissage en place avant qu'un vaisseau spatial ne s'y pose. Cela coûterait également beaucoup moins cher à installer car tout ce qui est nécessaire est un additif relativement simple à l'échappement de la fusée déjà projeté dans la surface.
Graphique montrant la différence entre l'atterrissage avec ou sans le système de dépôt. Crédit :Masten Space Systems
L'idée générale de Masten est assez facile à comprendre. L'ajout de pastilles solides dans l'échappement de la fusée permettrait à ce matériau de se liquéfier partiellement et de se déposer sur la zone d'explosion de l'échappement, le durcissant potentiellement à un point où la poussière n'est plus un facteur car il est encapsulé dans une coque externe dure. Masten pensait pouvoir trouver le bon matériau à ajouter à l'échappement des fusées pour faire exactement cela.
Le succès ou l'échec dépendrait des propriétés physiques des pastilles d'additifs. Tout additif avec trop de tolérance à la chaleur ne fondrait pas correctement dans l'échappement de la fusée, essentiellement bombarder la surface avec de minuscules balles. D'autre part, tout additif avec trop peu de tolérance à la chaleur pourrait être complètement fondu par l'échappement de la fusée et vaporisé en un nuage inutile.
Pour trouver l'équilibre parfait, Masten a développé un système à deux niveaux, avec des particules d'alumine relativement grosses (0,5 mm) utilisées pour créer une couche de base de 1 mm de surface lunaire fondue combinée à de l'alumine. Puis, à mesure que l'atterrisseur se rapprochait de la couche de base, l'additif passerait à une particule d'alumine de 0,024 mm, qui se déposerait à 650 m/s sur la couche de base et créerait une plate-forme d'atterrissage de 6 m de diamètre qui se refroidirait en 2,5 secondes.
Graphique montrant l'ensemble du processus du système de l'injecteur de particules FAST. Crédit : systèmes spatiaux maîtres
Exemple de la quantité de poussière qui peut être projetée même sur Terre lors du tir d'essai de l'une des fusées de Masten. Crédit :Masten Space Systems
Exemple des effets d'une plaque d'alumine, similaire à ce qui serait déposé à la surface de la lune dans un système entièrement agrandi. Une image infrarouge de l'échappement de la fusée peut être vue à droite. Crédit :Masten Space Systems
Tout cela semble être une idée assez impressionnante, mais il est encore tôt. Comme de nombreuses subventions fédérales, la subvention du NIAC axée sur le développement de cette idée de plate-forme d'atterrissage déposable adopte une approche progressive. La plupart de la phase I, qui vient de s'achever, axé sur la démonstration de la faisabilité de l'idée, ce que Masten pense que c'est.
Faisable n'est pas la même chose que fonctionnel, mais c'est précisément ce que les subventions du NIAC sont censées soutenir – des idées folles qui pourraient simplement changer fondamentalement certains aspects de l'exploration spatiale. Si Masten a raison et que l'approche est possible et peut être étendue, des plates-formes d'atterrissage pourraient être vues sur toute la surface lunaire. Et finalement partout sur Mars aussi.
