Les missions lunaires Artemis de la NASA peuvent-elles compter sur l'utilisation de glace d'eau lunaire ?

Dans quelle mesure est-il réaliste de s'attendre à trouver suffisamment de glace sur la lune pour soutenir l'habitation humaine ?

Nous sommes sur le point d'en apprendre beaucoup plus sur la situation glaciale projetée des régions ombragées en permanence de la lune, ou PSR. Plusieurs nations surveillent le pôle sud de la lune avec des équipes de recherche qui déterminent comment et où explorer les fonds des caractéristiques timides du soleil.

Dans certains cercles, cependant, il y a des suggestions d'imposer un moratoire sur l'inspection de près des PSR sur la lune. Bien qu'ils puissent être remplis de glace extractible, il peut être nécessaire de protéger ces caractéristiques pour la science qu'elles sont susceptibles d'offrir.

Un PSR peut servir de "magnétophone paléo-cosmique" et doit être conservé aux pôles lunaires. Cependant, des travaux de modélisation supplémentaires sont encore nécessaires pour évaluer l'influence des engins spatiaux chauds, des rovers et même des combinaisons spatiales sur ces environnements. Cela pourrait garantir qu'il n'y a pas d'encrassement involontaire d'un enregistrement aussi fondamental avant la possibilité de l'étudier.

Néanmoins, un certain nombre de nouvelles études ont identifié des zones d'intérêt particulier dans les sites d'atterrissage candidats d'Artemis 3 qui pourraient cacher de la glace d'eau qui pourrait être utilisée par de futurs équipages humains à la surface de la lune. Mais dans quelle mesure est-il réaliste de s'attendre à trouver suffisamment de glace sur la Lune pour soutenir les habitats humains ? Et quels sont les problèmes liés à l'exploitation minière et à l'utilisation des ressources sur la lune ?

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La mission Artemis 3 de la NASA - le "redémarrage de la lune" américain par des explorateurs humains - a l'intention de faire atterrir un équipage humain près du pôle sud lunaire. Le pôle sud lunaire est situé sur le bord du cratère Shackleton, un élément de 13 miles (21 kilomètres) de diamètre qui a été creusé il y a des milliards d'années par un impact d'astéroïde. Shackleton abrite un intérieur ombragé en permanence.

Bien que le site d'atterrissage exact d'Artemis 3 soit encore à venir, des points de toucher favorables sont situés à proximité des PSR. Il existe également des endroits attrayants du paysage lunaire qui peuvent offrir un accès de longue durée à la lumière du soleil et rendre possibles des communications directes vers la Terre.

Le pôle sud lunaire est délimité par des sommets très éclairés qui peuvent donner accès à l'énergie solaire dans une région qui contient également des PSR, des zones qui sont des "pièges froids" censés abriter des éléments volatils qui peuvent être transformés en matériaux utiles, en protection contre les radiations ou même carburant de fusée.

Considéré comme un lieu unique du pôle sud, se trouve une "arête de connexion" entre les cratères Shackleton et Henson. Il peut s'agir d'une cible idéale pour les futures tâches d'échantillonnage où un grand nombre de caractéristiques pourraient être informées sur une courte distance.

Un examen détaillé de la crête de connexion fournirait un contexte géologique pour la collecte de toutes les ressources potentielles nécessaires au maintien d'un habitat humain, si ce site devait être ciblé à l'avenir pour un avant-poste permanent de la surface lunaire.

C'est le point de vue de Sarah Boazman, basée à l'ESTEC de l'Agence spatiale européenne aux Pays-Bas, auteur principal d'un récent document de recherche plongeant dans des cibles géologiques près du pôle sud lunaire.

"Les enquêtes sur la région polaire sud lunaire devraient continuer à évaluer l'accessibilité des caractéristiques d'intérêt, y compris les rochers isolés, les affleurements rocheux, les cratères rocheux et les PSR, en préparation des missions à venir dans la région", expliquent Boazman et ses collègues. "De telles enquêtes fourniront un contexte crucial pour toute entreprise future visant à explorer le pôle sud de la lune."

Une section de la crête de connexion est un peu plus large qu'un kilomètre, a déclaré David Kring, scientifique principal au Lunar and Planetary Institute de l'Universities Space Research Association à Houston, au Texas. Des zones existent sur la crête, a-t-il dit, qui sont suffisamment grandes et plates pour répondre aux exigences du système d'atterrissage humain Artemis de la NASA, la machine lunaire qui emmènera des expéditions sur la surface lunaire.

"La crête mesure généralement quelques centaines de mètres de large et est parsemée de petits cratères d'impact. Certaines de ces parois de cratère sont raides et devront être évitées. Les ombres peuvent également rendre les parois du cratère plus raides et les fonds du cratère plus profonds qu'ils ne le sont réellement. " Kring a déclaré à Space.com.

Alors que vous pourriez penser que les cratères sont une nuisance, Kring a ajouté qu'ils sont des sondes importantes de la surface lunaire. "Le processus d'excavation qui a produit les cratères a amené des matériaux de la profondeur à la surface où les astronautes peuvent accéder aux matériaux", a-t-il déclaré.

Pascal Lee est scientifique planétaire au SETI Institute et au Mars Institute, basé au Ames Research Center de la NASA, à Moffett Field, en Californie.

Il est important de réaliser que les PSR se présentent sous toutes les formes et tailles sur la lune, dit Lee, allant de vastes zones qui peuvent en effet être appelées "régions", à des parcelles beaucoup plus petites autour de la base des rochers, jusqu'aux coins et recoins entre les grains de régolithe. . "Je pense que nous devrions plutôt utiliser l'expression plus générique" zones ombragées en permanence "ou" PSA "."

Il est également important de réaliser qu'il n'y a pas de correspondance directe entre les PSR et la glace d'eau aux pôles lunaires, ajoute Lee.

"Certains PSR ne semblent pas contenir beaucoup d'hydrogène, voire pas du tout", explique Lee, "alors qu'il y a parfois des régions éclairées par le soleil qui, étonnamment, montrent encore des signatures d'hydrogène dans le mètre supérieur du régolithe", la couche supérieure de lune lunaire. poussière, pierres éclatées et autres matériaux.

En novembre de l'année dernière, un groupe de travail inter-agences de la Maison Blanche au sein du Conseil national des sciences et de la technologie a produit une stratégie technologique cislunaire. Dans ses pages, la stratégie explique que de nouvelles technologies sont nécessaires pour explorer les régions polaires de la lune "qui peuvent contenir des quantités importantes de composés volatils qui sont particulièrement importants pour l'utilisation des ressources".

Ce rapport stratégique proposait également une Année lunaire internationale (ILY).

"La science est une entreprise internationale, et les scientifiques ont depuis longtemps démontré leur capacité à travailler au-delà des frontières pour le bien commun", explique le rapport. "Une initiative dirigée par les États-Unis visant à établir une Année lunaire internationale (ILY) peut s'appuyer sur les exemples historiques des années polaires internationales (IPY) passées, de l'Année géophysique internationale (AGI) et de l'Année spatiale internationale (ISY).

L'ILY peut également démontrer comment diverses activités peuvent être menées de manière responsable pour le bénéfice et dans l'intérêt de toutes les nations, y compris les pays en développement, indique le rapport, "tout en améliorant la transparence et en renforçant la confiance et la coopération entre les entités lunaires".

S'appuyant sur l'héritage des randonnées humaines vers la lune entre 1969 et 1972 via le programme Apollo, l'objectif principal de la NASA est de développer une exploration lunaire durable.

Mais une évaluation du Lunar Exploration Analysis Group (LEAG) révèle que les détails de tout camp de base d'Artemis sont trop sommaires.

LEAG a été créé en 2004 pour aider la NASA à fournir une analyse des problèmes scientifiques, techniques, commerciaux et opérationnels à l'appui des objectifs d'exploration lunaire et de leurs implications pour la planification de l'architecture lunaire et la hiérarchisation des activités sur la lune.

"Artemis ne sera pas vraiment durable à moins qu'il n'inclue une infrastructure de surface robuste et une stratégie de développement à un seul endroit sur la lune pour catalyser et permettre les activités commerciales et d'exploration. Les progrès à ce jour de la mission Artemis 3 sont encourageants, mais les détails de la" ' de la campagne Artemis sont nébuleuses pour la communauté au sens large", indique un document LEAG de 2022.

En conséquence, LEAG a exhorté la NASA à élaborer des plans pour permettre la construction du camp de base d'Artemis "et l'établissement d'une production de ressources à grande échelle d'ici 2030, soutenant ainsi une présence humaine permanente sur la surface lunaire et la croissance d'une économie cislunaire vigoureuse".

L'exploitation minière lunaire sera probablement l'un des premiers tests majeurs des droits de propriété spatiale, déclare Erika Nesvold, auteur du nouveau livre "Off-Earth - Ethical Questions and Quandaries for Living in Outer Space" (MIT Press, 2023).

"Alors que l'espace extra-atmosphérique lui-même peut être infini, les précieuses ressources spatiales à notre portée ne le sont pas, et il reste à voir si notre système de traités internationaux et de lois nationales nous guidera vers la coopération, la compétition ou le conflit sur des ressources limitées comme la glace sur la lune", a déclaré Nesvold à Space.com.

« Premier arrivé, premier servi » est certainement un modèle attrayant pour les entreprises disposant des ressources nécessaires pour y arriver en premier et les gouvernements nationaux qui espèrent encourager et stimuler leurs propres industries minières spatiales privées, ajoute Nesvold.

"Mais d'un point de vue éthique, cela va à l'encontre de l'idéal énoncé dans le Traité sur l'espace extra-atmosphérique de 1967 selon lequel les activités dans l'espace devraient être" menées pour le bénéfice et dans l'intérêt de tous les pays, quel que soit leur degré de développement économique ou scientifique ". souligne Nesvold.

Alors, comment mieux limiter les conflits potentiels ?

"De la même manière que nous devons nous attaquer à de gros problèmes épineux comme celui-ci ici sur Terre", répond Nesvold, "avec un effort et une prévoyance délibérés, en consultation avec toutes les parties prenantes, y compris les pays qui ne sont pas encore capables d'exploiter la lune." Il est nécessaire d'examiner sérieusement les effets des décisions sur les générations futures et sur l'environnement lunaire lui-même, "et beaucoup de travail acharné de la part des avocats et des diplomates de l'espace".

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Pendant ce temps, Pascal Lee de la NASA lève un drapeau de mise en garde vis-à-vis des PSR.

"Je pense qu'il est encore prématuré de parler de l'eau en tant que ressource aux pôles lunaires", a déclaré Lee. "Quelque chose ne devient une 'ressource' que s'il est économiquement moins cher et moins risqué d'extraire sur place que d'importer d'ailleurs."

Lee souligne qu'avec le SpaceX Starship, il sera possible d'atterrir plus de 100 tonnes métriques d'eau propre, purifiée et prête à l'emploi n'importe où sur la lune en un seul vol.

"Vous auriez effectivement un château d'eau sur la lune, avec un robinet au fond, exactement là où vous le souhaitez. Cela coûtera peut-être 10 à quelques dizaines de millions de dollars", explique Lee.

Alors la vraie question : quand est-ce que 100 tonnes métriques d'eau propre, traitée, extraites aux pôles lunaires et positionnées là où nous le voulons, coûteront moins que quelques dizaines de millions de dollars ?

"Je suis optimiste quant à notre avenir lunaire", conclut Lee, "mais je pense honnêtement que cela va encore durer très, très longtemps, voire jamais. La plus grande source d'eau disponible pour la lune est la Terre."

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Leonard David est un journaliste spatial primé qui fait des reportages sur les activités spatiales depuis plus de 50 ans. Écrivant actuellement en tant que chroniqueur Space Insider de Space.com parmi ses autres projets, Leonard est l'auteur de nombreux livres sur l'exploration spatiale, les missions sur Mars et plus encore, son dernier étant "Moon Rush: The New Space Race" publié en 2019 par National Geographic. Il a également écrit "Mars : Our Future on the Red Planet" publié en 2016 par National Geographic. Leonard a été correspondant pour SpaceNews, Scientific American et Aerospace America pour l'AIAA. Il a reçu de nombreux prix, dont le premier Ordway Award for Sustained Excellence in Spaceflight History en 2015 au AAS Wernher von Braun Memorial Symposium. Vous pouvez découvrir le dernier projet de Leonard sur son site Web et sur Twitter.

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