Thread by @TechSpatiales

Artemis ira beaucoup plus loin qu'Apollo dans l'exploration de la Lune.
Pour préparer ça, la DARPA a financé 11 industriels pour imaginer une base lunaire implémentable en 10 ans seulement. Et pas n'importe qui: SpaceX, Blue Origin et consorts.
Je vous détaille les résultats : 🧵

Pour vous donner le contexte déjà, la DARPA a sélectionné en octobre 2023 11 entreprises qui ont jusqu'à 1 million de dollars pour faire ces analyses. La présentation des résultats vient d'être faite à la Lunar Surface Innovation Consortium, rapport final attendu en juin 2024.

Dans l'ordre des présentation, voici donc Blue Origin, CisLunar Industries, Lockheed Martin+Astrobotics, Fibertek Inc, Firefly Aerospace, GITAI, Helios, Icon, Redwire, Sierra Space et SpaceX.
Ils ont des spécialités différentes, ce qui offre des présentations variées.

On commence par Blue Origin, très motivé depuis leur création pour faire une base sur la Lune.

Leur proposition tourne principalement autour de:
1) leur atterrisseur version cargo, le Blue Moon Mk1 (3t de charge utile)
2) leur technologie "Blue Alchimist" de transformation de régolithe lunaire en matériaux utiles qu'ils ont déjà testé sur Terre: panneaux solaires, ergols..

Etonnamment ils ne s'appuient pas sur leur Blue Moon Mk2 à la base de leur atterrisseur version habitée.
Ils interagissent avec l'ensemble des autres entreprises pour réaliser une base quasi-autonome, se focalisant donc sur le transport, l'énergie et la fabrication sur place.

L'autonomie étant au centre des enjeux de cette base, l'entreprise CisLunar Industries est spécialisée dans l'équivalent du Blue Alchimist de Blue Origin: la fabrication sur place de matériaux métalliques à partir de régolithe. J'ai déjà dit que le futur pouvait être génial ?

Leur solution propose de s'appuyer sur l'entreprise GITAI (qui sera présentée plus bas) pour tout ce qui concerne l'extraction de régolithe, puis sur d'autres pour extraire des ergols (ISRU), et leur travail à eux commence avec les déchets en sortie d'ISRU.
Rien ne se perd.

Leur technologie: une fonderie de 5 tonnes qui doit être alimentée par ~100kW de puissance pour fabriquer jusqu'à 500t de matériaux métalliques par an: rails, poutres, plaques, structures de panneaux solaires, câbles, équipements, etc.

On enchaine avec Lockheed Martin et sa succursale Crescent.
Eux, leur proposition se concentre sur l'utilisation d'une plateforme "MUST" qui fournirait plein de services pour les autres utilisateurs au sol.

C'est un véritable couteau suisse qui contient en fait plusieurs charges utiles assez indépendante: service de positionnement au sol, communications, supervision des différents engins de la base, etc.
Un démonstrateur existe déjà et ils espère le tester sur la Lune rapidement.

Une autre entreprise propose un service proche mais assez complémentaire, c'est Fibertek qui concentre sa proposition l'utilisation d'une sorte de "tour optique" au sol dont le est de fournir des communications laser entre tout le monde en visibilité directe de la tour.

L'inconvénient c'est évidemment qu'il faut avoir la tour en vue, par contre l'avantage c'est que dans le vide de l'espace la lumière se propage très bien (quid de la poussière sur les optiques ?) et un véritable réseau optique haut débit peut être réalisé tout autour de la base.

Plusieurs variantes sont proposées pour cette tour de 8m de haut selon la puissance (et le budget) disponible, et les débits vers la Terre sont de l'ordre de quelques Gbits/s.

La startup de lanceur Firefly est aussi de la partie, et leur étude se focalise non pas directement sur une solution technologique qu'ils auraient à vendre mais plus sur une approche de système dans son ensemble: "comment penser la base lunaire ?"

Ils proposent d'avoir une approche modulaire où on assemblerait des petits blocs ensemble selon la demande. Aussi ils suggèrent d'installer un dépôt de carburant sur orbite haute lunaire pour avoir des vaisseaux plus spécialisés que pour des vols Terre-Lune complets.

Ils analysent ensuite le nombre de lancements par an nécessaires pour assurer la logistique et les coûts associés au ravitaillement en ergols. Sans surprise, le moins cher est d'utiliser un lanceur géant et des ergols envoyés depuis la Terre à bas coût (qui a dit "Starship" ?).

On passe à l'entreprise GITAI qui propose des robots et des engins de chantier sur la Lune.
L'utilisation de robots est au centre de toutes les infrastructures envisagées par les différentes entreprises (et n'oublions pas que c'est la DARPA qui finance ces recherches).

En gros, ils seront partout. Les humains seront une source de travail mécanique très secondaire. Presque tout sera réalisé par, ou en collaboration avec des robots pour le travail de surface. Un robot ne dort pas, et ça permet aux humains de se concentrer sur le reste.

OK mais on en est où en 2024 pour avoir une base en 2035 ?
On va pas se cacher on est loin du compte, des robots autonomes et puissants capables de fonctionner dans la poussière lunaire, on n'en a pas. Mais beaucoup de briques existent, et ça évolue à une vitesse folle.

On passe maintenant à Helios. Ils ne proposent qu'un seul produit, mais pour le coup ils sont dans le très concret: la production d'oxygène sur la surface à partir de régolithe lunaire.

Ils sont une pièce centrale et indispensable pour tous les autres: le régolithe a besoin d'être "désoxygéné" pour service à fabriquer tous les matériaux métalliques. Les fonderies ne fonctionnent pas avec du régolithe oxydé. Eux, c'est leur boulot d'extraire l'oxygène de tout ça.

Ils comptent tester leur usine "MVP" dès 2028 sur Artemis pour fabriquer jusqu'à 100kg d'oxygène par mois. Puis ils visent une mise à l'échelle pouvant manger plus de régolithe (et d'énergie, pas chiffrée ici malheureusement) pour produire jusqu'à 120t/mois d'oxygène.

Maintenant l'entreprise Icon qui propose une imprimante 3D pour réaliser du BTP à partir de régolithe lunaire.

Un démonstrateur taille réelle existe déjà dans leur laboratoire, et a été testé sous vide avec du simili-régolithe pour fabriquer des poutres et des plaques de "béton" (ce n'est pas du béton mais de la roche fondue) qui a des propriétés étonnamment bonnes pour l'instant.

Leur but premier: réaliser des sites d'atterrissage et de décollage, un des éléments les plus critiques pour établir une base et sans quoi tout le matériel alentour se ferait lacérer par des poussières éjectées à plusieurs m/s à chaque nouvel atterrissage.

Ils ont déjà pu établir qu'avec leur matériau imprimé un tel pas de tir semble compatible avec la protection du matériel (note de moi: mais pas avec le matos sur orbite qui se fera aussi sabler).
Notamment, un pad spécial Starship peut être imprimé en moins d'un an par un robot.

On passe à Redwire, qui propose une constellation de satellites sur orbite lunaire pour assurer les communications et la navigation.

Ils proposent 16 satellites sur orbite lunaire à différentes altitudes, qui ont comme innovation d'utiliser les mêmes antennes et la même plateforme à la fois pour les communications/relai, et pour la navigation (type GPS). Précision de localisation: 2m au niveau de la base !

Ils proposent aussi un satellite radar qui serait capable d'observer la base avec une résolution de 30cm quelle que soit l'heure solaire locale (même de nuit), et aurait une acuité particulière pour tous les objets artificiels métalliques.

Sierra Space maintenant, qui propose sa propre usine d'extraction d'oxygène du régolithe et de stockage d'électricité.

On retrouve un concept proche de celui d'Helios, à la différence qu'ils utilisent directement la lumière solaire et non de l'électricité pour faire chauffer le régolithe.
Le stockage d'électricité se fait avec des piles à combustibles qui peuvent fonctionner dans les 2 sens.

Leur usine est aussi capable de transformer diverses molécules organiques d'une forme vers une autre. Obligatoire pour limiter les pertes avec les maigres ressources disponibles sur place.

Ils en sont au stade de démonstrateur, un modèle de vol est envisagé cette décennie.

On termine avec un certain SpaceX, qui propose évidemment le transport mais aussi de se servir de leurs Starships comme des objets à exploiter une fois au sol.

Leur rôle une fois à la surface tient en 3 points:
- Starship pour héberger des gens tout simplement.
- Starship inhabité pour héberger des services (comms, énergie, etc)
- Starship pour héberger des charges utiles industrielles pour scientifiques.

Les Starship peuvent fournir jusqu'à 100kW d'énergie solaire à la base et servir de tour géante de communication en culminant à 55m de haut.
Et il peut aussi servir de vaisseau de secours pour repartir sur orbite si besoin.

Le Starship peut aussi servir en mode jetable: une fois au sol, son reservoir de LOX peut servir à stocker ce qu'on veut (oxygène, eau, etc), les résidus d'ergols dans le réservoir de méthane peuvent être brulés pour la base et même les moteurs peuvent être récupérés et fondus.

Voilà qui boucle les présentations qui ont été faites. Je n'ai pas abordé un aspect pourtant très présent dans ces présentations, c'est l'aspect économique. Non pas "combien ça coutera" comme on pourrait le croire, mais "combien ce service sera vendu".

Car oui c'est une base commerciale (au sens NASA du terme), et tout se vend: le kg d'oxygène, le kWh d'électricité, la bande passante de communication, le kg à la surface, le pad d'atterrissage, chacun doit l'acheter aux autres. Vous pourrez analyser ces prix vous-même.

Vous pouvez retrouver les planches de ce thread en intégralité à l'adresse suivante:
On ne sait pas ce qui sera fait ou pas parmi ces propositions, mais nous vivons une période d'effervescence dans ce milieu avec Artemis, et c'est un bonheur à vivre ! lsic.jhuapl.edu/uploadedDocs/m…

L'actuel et le futur en parallèle: d'un côté ces plans de base lunaire qu'un @Thom_astro pourrait bien visiter un jour, d'un autre le Starship qui vise la maturité pour fin 2025 et la NASA qui bute sur les problèmes de bouclier d'Orion pour Artemis 2.