Une « soucoupe volante » pour explorer la Lune et les astéroïdes

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Les ingénieurs aérospatiaux du MIT testent un concept de rover en vol stationnaire qui lévite en exploitant la charge naturelle de la lune. Cette illustration montre une image conceptuelle du rover. | MIT
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Des ingénieurs en aérospatiale du MIT mettent au point un appareil en forme de soucoupe volante destiné à l’exploration spatiale. Ce nouveau type de Rover permettrait d’étudier de près la Lune ou des astéroïdes sans toucher le sol.

Les terrains accidentés ne facilitent pas toujours la vie des machines envoyées par les terriens pour explorer le sol d’autres planètes ou corps célestes. Une équipe d’ingénieurs s’est attelée au problème d’une façon innovante. S’il est difficile de rouler à la surface des zones à découvrir, pourquoi ne pas tout simplement « planer » au-dessus ?

Un défi technique, mais qui permettrait de résoudre bon nombre de situations périlleuses rencontrées par nos machines à roues. « Les mécanismes à roues luttent avec un terrain trop accidenté qui, sur les corps planétaires, se présente sous la forme de roches, de cratères, de tunnels souterrains et d’autres terrains escarpés. Ces régions de terrain accidenté sont souvent aussi des régions d’intérêt scientifique et la capacité d’accéder à ces zones pourrait considérablement augmenter le retour scientifique des futures missions », affirment les ingénieurs qui travaillent sur ce projet dans leur étude publiée dans le Journal of Spacecraft and Rockets.

Ils sont donc en train de concevoir un engin en forme de disque aplati. Cette machine ressemblerait à s’y méprendre à une « soucoupe volante » digne des plus vieux récits de science-fiction. Lourde d’environ 900 grammes, elle serait capable de planer au-dessus de la surface de la Lune, ou encore d’astéroïdes, à environ 1 cm de hauteur, le tout en consommant très peu d’énergie.

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Pour réaliser cette prouesse technique, les ingénieurs comptent utiliser une propriété naturelle de la Lune et des autres corps célestes concernés. Tous ont en effet la particularité d’être dépourvus d’atmosphère. Ils sont donc directement exposés au rayonnement solaire et au plasma environnant, ce qui génère un champ électrique naturel. De précédentes missions, notamment les missions Apollo et Lunar prospector, ont pu confirmer que ce champ était bien présent et avait un impact direct sur son environnement. Par exemple, sur la Lune, la charge électromagnétique est suffisante pour faire léviter de la poussière à un mètre au-dessus du sol.

En utilisant cette charge naturelle, il serait possible de faire léviter un objet. Le principe est plutôt simple : c’est un peu comme si l’on faisait se repousser deux aimants aux charges opposées pour en maintenir un en lévitation au-dessus de l’autre. Il « suffit » donc de faire en sorte que la machine soit chargée de manière opposée à la surface du sol exploré. Comme le mentionne le MIT, des ingénieurs de la NASA avaient d’ailleurs déjà proposé un concept similaire. Leur planeur devait être équipé d’ailes en Mylar, une matière naturellement chargée. Cependant, cette force ne serait suffisante que pour planer au-dessus de très petits corps célestes. Sur de plus grands, tels que notre satellite naturel, la force gravitationnelle contrebalancerait trop le procédé.

Des propulseurs ioniques pour manipuler les charges

L’équipe du MIT pense pouvoir surmonter cette difficulté en proposant un autre procédé : de petits « propulseurs ioniques », capables de charger positivement ou négativement des surfaces à volonté. Il s’agit d’une technologie déjà utilisée pour manœuvrer certains petits satellites dans l’espace. Ces buses microfabriquées sont reliées à un réservoir contenant un liquide ionique sous forme de sel fondu à température ambiante. Lorsqu’une tension électrique est appliquée, les ions du liquide sont chargés. Ils sont alors émis sous forme de faisceau et traversent les buses avec une certaine force.

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Les ingénieurs ont effectué des tests sur Terre pour le moment. Ils ont chargé négativement le véhicule pour contrebalancer la charge positive de leur « sol » de laboratoire. Une force s’est bien appliquée entre les deux éléments, mais elle s’est avérée insuffisante pour qu’une soucoupe entre en lévitation.

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Pour tester leur théorie, les chercheurs ont fabriqué un véhicule d’essai hexagonal d’environ 60 grammes, de la taille de la paume de la main. Ils ont installé un propulseur ionique pointant vers le haut et quatre vers le bas, puis ont suspendu le véhicule sur une surface en aluminium à partir de deux ressorts calibrés pour contrer la force gravitationnelle de la Terre. L’ensemble de l’installation a été placé dans une chambre à vide pour simuler l’environnement sans air de la Lune et des astéroïdes. Les chercheurs ont également suspendu une tige de tungstène aux ressorts de l’expérience et ont utilisé son déplacement pour mesurer la force produite par les propulseurs à chaque fois qu’ils étaient étirés, afin de calculer la hauteur à laquelle le véhicule aurait pu léviter. © Jia-Richards et al.

En revanche, les ingénieurs ont calculé qu’en chargeant négativement la machine tout en dirigeant d’autres rayons vers le sol pour renforcer sa charge positive, l’expérience pourrait s’avérer concluante. Selon leurs prévisions, il deviendrait alors possible de faire planer une soucoupe d’environ 900 grammes à un centimètre au-dessus du sol. Il faudrait pour cela une source ionique de 10 kilovolts sur un petit astéroïde tel que Psychée, et une charge de 50 kilovolts sur la Lune, qui génère une force gravitationnelle plus élevée. Grâce à leurs tests en laboratoire, ils ont pu confirmer cette théorie.

« En principe, avec une meilleure modélisation, nous pourrions léviter à des hauteurs beaucoup plus élevées », affirme même dans un communiqué publié par MIT News Oliver Jia-Richards, l’un des ingénieurs du projet. L’opération s’avérerait tout de même plus complexe, puisqu’il y aurait un risque que les ions de charge opposée dirigés vers la surface se dispersent en étant repoussés avant d’atteindre le sol.

Source : Journal of Spacecraft and Rockets

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