C’est une chose de s’aventurer sur d’autres planètes, mais encore faut-il rentabiliser le voyage. Pour la NASA, cela passe avant tout par la collecte d’une montagne d’informations de toutes sortes. Et même si l’humain est déjà allé sur la Lune à plusieurs reprises, n’en déplaise à certains négationnistes, notre voisine cache encore des tas de secrets. Pour les découvrir, la NASA va équiper les futurs astronautes de la mission Artemis 3 d’un nouveau sac à dos équipé d’un instrument qui va s’avérer très utile sur le terrain.
La NASA l’a baptisé Kinematic Navigation And Cartography Knapsack; il a donc hérité d’un sobriquet qui fera probablement sourire nos amis alsaciens, puisqu’il sera désormais désigné par l’acronyme… KNACK. Rien à voir avec la star de la charcuterie locale, en revanche.
Un LIDAR portable pour cartographier la surface
À l’intérieur, on trouve notamment un puissant scanner Lidar qui scanne en permanence le terrain aux alentours. Ces données sont ensuite interprétées par un ordinateur de bord pour produire des informations extrêmement détaillées sur la topologie du terrain.
“Sommairement, ce capteur est un outil de prospection pour la cartographie et la navigation”, explique Michael Zanetti, planétologue du Marshall Space Flight Center de la NASA. “ Il est capable de créer des cartes 3D en ultra-haute résolution”, précise-t-il. L’objectif sera ensuite de leur donner un “contexte scientifique riche”, c’est-à-dire de les analyser en parallèle de toutes les autres données déjà collectées sur et autour de la Lune.
Et il ne s’agit pas que de recherche fondamentale. Cette cartographie est également un outil très puissant qui aidera directement les astronautes en opération de façon très concrète. En effet, il pourrait constituer la base d’un système de navigation très important dans cet environnement.
Un substitut du GPS pour la navigation
“Il permettra aussi d’assurer la sécurité des astronautes et de leurs rovers dans un environnement où ils n’auront pas accès au système GPS, comme sur la Lune”, explique Zanetti. Et il y en aura bien besoin, en tout cas au début. Car selon le chercheur, la perte de repères sera beaucoup plus perturbante que les astronautes ne s’y attendent.
“En tant qu’humains, nous nous orientons instinctivement sur la base de repères comme un bâtiment, un arbre…” continue Zanetti. “Mais ça n’existe pas sur la Lune“, rappelle-t-il. “Le KNACK permettra donc aux explorateurs de déterminer leur orientation et leur direction” pour créer de nouveaux repères. Ils pourront ainsi éviter d’avancer à tâtons dans cet impitoyable désert spatial.
Pour y parvenir, la NASA et ses partenaires vont s’appuyer sur un type un peu particulier de LIDAR. C’est une technique de mesure à distance qui, conceptuellement, fonctionne exactement comme un radar dans un avion ou un sonar dans un submersible; il commence par émettre une onde et par attendre son retour au capteur, une fois qu’elle aura rebondi sur sa cible.
Connaissant la vitesse de l’onde (qui est définie par les lois de la physique), on peut donc calculer facilement la distance de l’objet visé à l’aide d’une simple formule mathématique. Toutes ces mesures individuelles sont ensuite compilées pour générer une carte du milieu.
La seule différence, c’est qu’au lieu d’utiliser les ondes radio ou acoustiques, un lidar utilise un laser. C’est une technologie qui joue aujourd’hui un rôle crucial dans l’aviation, les communications, la défense, la recherche fondamentale mais aussi la conduite autonome. De nombreux appareils se reposent en partie sur des LIDARS pour visualiser leur environnement.
Fly me to the moon
La technologie est donc relativement mature. Mais l’intégrer à un appareil à la fois portable et adapté aux contraintes d’une autre planète représente un défi d’ingénierie très important. L’ensemble doit être non seulement performant, mais aussi relativement léger tout en disposant d’une autonomie permissive.
La NASA commence cependant à surmonter ces obstacles les uns après les autres. Leur prochaine génération d’appareils sera endurcie aux contraintes de l’espace, mais aussi plus petite que jamais; les chercheurs estiment qu’à terme, un appareil entier pourrait tenir dans “une canette de soda”.
C’est une excellente nouvelle, car dans l’espace, la charge et le volume sont deux critères absolument déterminants. Plus de masse, cela signifie plus d’efforts pour l’astronaute et davantage d’usure pour son matériel. Mais cela diminue aussi l’espace libre pour stocker des prélèvements ou d’autres instruments. La miniaturisation de cet engin sera donc un élément clé au moment de l’embarquer pour la mission Artemis 3, qui doit ramener l’Homme sur la Lune vers 2026.
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La lune dispose de sables mouvants composés de poussière que le lidar ne distingue pas, mars idem, il faudra des chaussures avec jets pour s en sortir