Imaginez que vous planifiez un voyage dans un parc national isolé, sans transports en commun et avec une grande distance entre les attractions. La plupart des gens apporteraient un vélo ou une voiture. Imaginez maintenant ce parc situé à 405 500 km de là sur la Lune :comment vous déplaceriez-vous ?
Les premiers astronautes d'Apollo ne pouvaient parcourir qu'une distance limitée, transportant des combinaisons volumineuses, des sacs de survie et du matériel scientifique. Leur capacité d’exploration était limitée à la fois par leur endurance physique et par la fenêtre de survie de 4 heures. À partir d'Apollo 15, les astronautes conduisaient le Lunar Roving Vehicle (LRV), une plate-forme semblable à un bug des dunes qui élargissait considérablement leur portée.
Aujourd’hui, la NASA conçoit des rovers de nouvelle génération pour des séjours lunaires prolongés et une future base lunaire. Deux prototypes illustrent ce saut de capacité :un camion lunaire non pressurisé (parfois appelé « char ») et un petit rover pressurisé (SPR). Alors que le LRV original ressemblait à un buggy des dunes, le SPR ressemble davantage à une mini-fourgonnette compacte, capable de traverser la surface de la Lune avec un équipage à l’intérieur d’un habitat scellé. Le SPR a même participé au défilé inaugural du président Obama en 2009 sur Pennsylvania Avenue.
Au début des années 1970, un astronaute d’Apollo est monté dans le châssis en aluminium du LRV, long de 10 pieds, large de 6 pieds et haut de 4 pieds. Le siège central du véhicule ressemblait à une chaise de jardin et le compartiment de l'équipage abritait deux sièges, une console d'affichage, une télécommande et un espace de rangement pour le matériel scientifique.
Le compartiment avant contenait les antennes à gain élevé et à faible gain, un système d'alimentation de 36 volts provenant de deux batteries et du matériel de navigation. Le panneau d'affichage comprenait un compas solaire, un indicateur de vitesse, un indicateur d'angle d'inclinaison et des commandes pour la direction électrique et les moteurs d'entraînement. Les quatre roues du LRV, chacune dotée d'un double châssis avec des pneus en treillis métallique galvanisé et des chevrons en titane, pouvaient être directrices et freinées indépendamment, garantissant un rayon de braquage serré de 10 pieds et une redondance contre les pannes.
Avant le départ, le conducteur a rempli une liste de contrôle de démarrage qui a commencé par une observation du soleil sur la boussole. Cette lecture a fourni à l’ordinateur de navigation un point de référence par rapport au module lunaire, base d’attache de l’équipage. L'ordinateur a ensuite suivi la direction du rover à l'aide d'un gyroscope et de compteurs de tours de roue, affichant le nord lunaire sur l'écran.
Le système de direction du LRV était centré autour d’une commande manuelle dotée d’une poignée en T qui pouvait pivoter à gauche, à droite, en avant ou en arrière. Le contrôleur comportait également un bouton de frein et un anneau de desserrage du frein de stationnement. Les mouvements de la poignée se traduisent par une accélération vers l'avant ou vers l'arrière et des virages directionnels, permettant à l'un ou l'autre astronaute de conduire.
Sa suspension amortissait les irrégularités du terrain, tandis que les cales pour les pieds, les poignées et les ceintures de sécurité sécurisaient l'équipage. Le LRV pouvait négocier des pentes allant jusqu'à 25°, parcourir 67 km au total et était limité à un rayon de 10 km du module lunaire pour se prémunir contre l'épuisement du système de survie. Des accidents mécaniques se sont produits :sur Apollo 17, le commandant Gene Cernan a accidentellement déchiré une aile en passant un marteau, mais l'équipage a improvisé un remplacement à partir d'une carte plastifiée et de ruban adhésif, permettant au rover de continuer.
À leur arrivée, les astronautes ont garé le LRV et réaligné les antennes pour maintenir la communication avec le contrôle de mission. Pendant que la caméra de télévision du véhicule était pilotée à distance, l’équipage a déployé des instruments et collecté des échantillons, qu’ils ont stockés dans le compartiment arrière. Le LRV pouvait transporter un total de 1 080 livres (490 kg) à pleine charge, dont deux astronautes (800 lb/363 kg), du matériel de communication (100 lb/45 kg), du matériel scientifique (120 lb/54 kg) et des roches lunaires (60 lb/27 kg). La capacité d'échantillonnage est restée modeste, mais la conception du véhicule a étendu l'exploration lunaire au-delà des capacités de la marche seule.
Au cours d'Apollo 17, le trajet LRV le plus long a atteint 20,1 km (20,5 miles), couvrant une distance maximale de 7,6 km (4,7 miles) depuis le module lunaire.
Le camion lunaire de la NASA est une plate-forme mobile destinée à la construction, au creusement et au transport lors de futures missions de longue durée. Non pressurisé, il oblige les astronautes à porter des combinaisons pendant leurs opérations, mais il peut accueillir jusqu'à quatre membres d'équipage. Six roues, chacune avec deux pneus et une direction indépendante à 360°, offrent une maniabilité exceptionnelle :vers l'avant, vers l'arrière, sur le côté ou toute combinaison.
Propulsé par deux moteurs électriques et une transmission à deux vitesses, le camion peut soulever 4 000 livres (17 800 N) et atteindre 15 mph (25 km/h) sans charge. Les tests du prototype ont eu lieu dans la zone de simulation lunaire du Johnson Space Center à Moses Lake, Washington, où les dunes de sable imitent le régolithe lunaire.
Contrairement au LRV et au camion, le SPR offre un habitat étanche et pressurisé qui protège les astronautes des éruptions solaires et réduit le besoin de porter une combinaison pendant le travail sur le terrain. Monté sur le châssis du camion lunaire, le cockpit du SPR offre un large champ de vision et l'habitat peut servir de station scientifique de terrain.
Le module d'habitat peut accueillir deux membres d'équipage – quatre en cas d'urgence – offrant un environnement « en manches de chemise » pendant trois jours maximum. Elle comprend une petite salle de bains, une pomme de douche brumisateur, des rideaux d'intimité, des armoires à outils, un établi et des sièges rabattables qui font également office de lits. Les aliments sont réhydratés sur place; la conception compacte du module reflète l’espace limité disponible lors des missions lunaires. L'astronaute Mike Gernhardt a rapporté que l'intérieur était aussi confortable que celui de la navette spatiale lors des tests sur le terrain en Arizona.
L'accès à l'habitat se fait via une trappe d'amarrage de sas ou un port de combinaison qui permet à l'équipage d'enfiler des combinaisons sans dépressuriser le module. L'enfilage du Suitport prend dix minutes ou moins, une amélioration significative par rapport à la dépressurisation complète du module lunaire requise pendant Apollo. La chaleur générée à l'intérieur de l'habitat est rejetée par la fonte des glaces dans une écluse de glace entourant le port de combinaison, réduisant ainsi la charge utile en eau.
Avant leur déploiement, les nouveaux concepts de rover sont soumis à des tests rigoureux dans des environnements terrestres qui imitent le terrain lunaire et les températures extrêmes. Les sites d’essai comprennent les dunes de sable de Moses Lake, Black Point en Arizona, Haughton dans l’Arctique canadien et l’Antarctique. Lors d’un récent test SPR de trois jours à Black Point, des astronautes et des géologues ont exploré des coulées de lave, rapportant une productivité accrue et une réduction du temps de combinaison. Les participants ont même appris à changer un pneu crevé tout en portant une combinaison.
Actuellement, seules la NASA et la Chine poursuivent des programmes lunaires habités actifs. Bien que la Chine ait récemment présenté un rover robotique à propulsion nucléaire, elle n’a pas annoncé de véhicule avec équipage. L'expérience de la NASA dans le placement d'astronautes sur la Lune et dans l'exploitation de rovers lui confère un avantage certain.
Le camion lunaire et le SPR font partie de l’initiative plus large Retour sur la Lune de la NASA, qui comprend également des habitats gonflables et de prochains lanceurs tels qu’Orion et Ares. Grâce à ces technologies, la NASA vise à ramener les hommes sur la Lune d'ici 2020.