Dans cette période passionnante mais difficile d'exploration de l'espace, le temps approche à grands pas pour des concepts de conception sérieux pour les premiers habitats qui seront construits sur le paysage lunaire. Dans des articles précédents, nous avons examiné les risques associés à une telle entreprise, nous avons examiné les structures à notre disposition, nous avons même détaillé une structure particulière semblable à un hangar qui pourrait utiliser des matériaux extraits localement. Maintenant, nous examinons les éléments d'infrastructure possibles qui seront nécessaires pour soutenir une colonie viable sur la Lune. Florian Ruess, un ingénieur en structure qui travaille sur l’avenir des habitats dans des environnements extrêmes, a également pris du temps avec le Space Magazine pour donner son avis sur l’avenir de l’humanité sur le sol lunaire…
Imaginez que vous essayez de construire une structure à la surface de la Lune. Deux des plus grands obstacles rencontrés par les premiers colons lunaires sont la très faible gravité et la poussière fine qui causent toutes sortes de problèmes de construction. Bien qu'il semble probable que les premiers habitats seront construits par des processus automatisés avant même que l'humanité ne mette le pied sur la lune, la fabrication d'une infrastructure de peuplement sera une préoccupation majeure pour les ingénieurs afin que la construction puisse être rendue aussi efficace que possible.
L'infrastructure sera l'un des facteurs les plus importants pour les planificateurs de mission. Comment les matériaux de construction seront-ils fabriqués? Comment le matériel sera-t-il fourni aux travailleurs de la construction? Comment l'eau précieuse et la nourriture seront-elles fournies à la colonie lunaire naissante? Les véhicules d'approvisionnement peuvent-ils passer de A à B sans effort?
Des exemples historiques de l'efficacité d'une infrastructure de transport efficace peuvent être vus dans la coalescence des villes autour des rivières (traditionnellement le moyen le plus rapide pour transporter des personnes et du matériel à travers un pays). Les canaux ont contribué à donner vie aux villes pendant la révolution industrielle au Royaume-Uni à la fin du XVIIIe siècle. Alors que les lignes de chemin de fer reliaient l'Est et l'Ouest de l'Amérique du Nord dans la dernière moitié du XIXe siècle, l'accélération de la croissance démographique a été ressentie par les gens qui déracinaient et «habitaient» les nouvelles terres agricoles accessibles. Au cours des 50 dernières années, «l'effet d'autoroute du sud de la Californie» est responsable de la prolifération des stations-service, des restaurants, des magasins, puis des zones résidentielles pour les travailleurs - finalement des villes entières sont basées sur la facilité d'accès pour le transport.
La future colonisation habitée de la Lune et de Mars sera très probablement basée sur un principe similaire; le succès d'un règlement lunaire dépendra fortement de l'efficacité de la structure de transport.
Il semble probable que la plupart des transports autour de la Lune dépendront de méthodes à roues, à la suite de véhicules terrestres et de «buggys lunaires» éprouvés des missions Apollo dans les années 60 et 70. Il y a cependant quelques inconvénients importants. Pour résoudre ce problème, Florian Ruess, ingénieur en structure et collaborateur de Haym Benaroya (dont la publication est basée sur cet article) souligne quelques problèmes avec ce mode de transport:
“Pour toute mission, il y aura toujours un besoin de transport individuel et la solution évidente est un véhicule à roues. Mais il y a quelques problèmes sérieux avec cette solution:
- Traction réduite. La gravité 1/6 et le sol lunaire font de la traction un problème tout comme l'esprit et l'opportunité [des explorateurs de Mars] sur Mars, on peut se coincer facilement ou avoir besoin de beaucoup de puissance pour se déplacer.
- Poussière. L'expérience d'Apollo montre que beaucoup de poussières sont lévitées par les véhicules à roues. Cette poussière est dangereuse pour les machines et les humains lorsqu'elle est respirée.”
- Florian Ruess (communication privée)
Donc, voyager dans un «buggy des dunes» modifié pourrait ne pas être la réponse pour une base lunaire établie, une certaine forme d'infrastructure routière serait nécessaire si le transport à roues est utilisé.
La perturbation de la poussière sur la surface lunaire est loin d'être un problème mineur. D'après l'expérience de la NASA avec les missions Apollo, le décollage et l'atterrissage des modules lunaires sont de loin le plus gros contributeur à la génération de poussière. 50% du régolithe est plus petit que du sable fin et environ 20% est plus petit que le 0,02 mm «poussiéreux» qui a préservé les premières empreintes de bottes de Neil Armstrong. C'est cette très fine composante du régolithe qui peut provoquer une multitude de problèmes mécaniques et sanitaires:
- Déficience visuelle
- Lectures d'instruments incorrectes
- Revêtement anti-poussière
- Perte de traction
- Encrassement des mécanismes
- Abrasion
- Problèmes de contrôle thermique
- Défaillances des joints
- Inhalation
Il semble donc évident que la création de poussières doit être maintenue au strict minimum, car ce facteur pourrait constituer un grave obstacle à l'infrastructure de la colonie.
Les routes seraient la réponse parfaite à la nouvelle colonie lunaire. Ils fourniraient aux véhicules à roues la traction dont ils ont tant besoin (ayant ainsi un effet d'entraînement sur l'efficacité énergétique du véhicule) et pourraient réduire considérablement la quantité de suspension de poussière, surtout si la surface de la route est élevée au-dessus du régolithe environnant. Les routes ont cependant leurs inconvénients. Ils sont extrêmement coûteux et peuvent être très difficiles à construire. La fusion du régolithe pour former une surface dure peut être une réponse, mais comme l'a souligné Ruess, "... cela nécessite d'énormes énergies, qui ne peuvent pas être fournies uniquement par l'énergie solaire." Une autre forme d'énergie serait donc nécessaire pour réaliser une telle construction.
Bien que la construction de routes soit hautement souhaitable, elle peut ne pas être possible, du moins aux premiers stades du développement de la colonisation lunaire. Un nouveau développement dans le transport spatial alternatif est la méthode de décollage et d'atterrissage vertical, mais comme indiqué précédemment, le décollage et l'atterrissage propulsés par des fusées produisent de grandes quantités de poussière. Mais s'il devait y avoir plusieurs bases sur la Lune, cela pourrait être une possibilité, «… beaucoup de gens recommandent des solutions différentes pour les itinéraires qui seront utilisés fréquemment, comme se rendre de l'aire d'atterrissage à la colonie ou d'une colonie à l'autre», Ajoute Ruess.
Une autre solution est un moyen de transport établi. Évitant totalement le contact avec la surface, réduisant ainsi la poussière et évitant les obstacles, un téléphérique lunaire pourrait être une possibilité viable. Il semble probable qu'un tel réseau de transport par téléphérique soit très efficace. "De très grandes portées seront possibles sur la Lune et donc le coût des infrastructures ne sera pas exorbitant", souligne Ruess. Cette possibilité est sérieusement envisagée par les planificateurs de peuplement lunaire.
En revenant sur les articles précédents de la série, Florian Ruess commente si les bases lunaires peuvent être mobiles et souligne certaines des graves difficultés auxquelles sont confrontés les planificateurs de colonies si des matériaux extraits localement doivent être utilisés:
“Je ne suis pas un grand fan des bases mobiles. Un tel système qui inclut la production d'énergie, les communications et en particulier la protection contre les météorites et les radiations à long terme ne me semble pas réalisable. Mais les véhicules à roues pourraient être des conceptions sous pression capables de servir des missions scientifiques de plusieurs jours. Ce serait une bonne solution pour étendre les capacités d'une base permanente.
“Les matériaux locaux sont une question cruciale mais difficile. Mes recherches jusqu'à présent ont montré que ce n'est qu'après avoir établi une certaine présence et acquis une expérience des problèmes et des matériaux lunaires que nous serions en mesure d'oser et de construire des habitats à partir de matériaux locaux. Certainement pas avant que l'homme ne pose le pied sur la Lune. Et n'oubliez pas le béton lunaire très cité! Il y a tellement de showstoppers pour ce matériel imaginaire que je ne veux même pas commencer à les mentionner. La seule première application de matériau local que je vois est la protection contre les météorites et les radiations en utilisant du régolithe comme matériau de protection.”
- Construire une base lunaire: Partie 1 - Défis et dangers
- Construire une base lunaire: Partie 2 - Concepts d'habitat
- Construire une base lunaire: Partie 3 - Conception structurelle
- Construire une base lunaire: Partie 4 - Infrastructure et transport
«Construire une base lunaire» est basé sur des recherches de Haym Benaroya et Leonhard Bernold («Ingénierie des bases lunaires“)
Plus une interview exclusive avec Florian Ruess, ingénieur en structure des habitats extrêmes et fondateur d'Habitats for Extreme Environments - HE2
-Florian Ruess, communication privée.
Un grand merci à Florian Ruess pour son temps à contribuer à cet article. Pour plus d'informations sur son travail et les conceptions d'habitats pour environnements extrêmes, visitez son site Web à: HE-squared.com.
Pour plus d'informations sur l'avenir de la colonisation lunaire, consultez la Moon Society et la ressource collaborative Lunarpedia.
