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La NASA qui projette de s'installer de façon durable sur la Lune
est confrontée à de nombreux défis dont celui de l'habitait.
S'il ne fait aucun doute que sur le long terme la plupart des infrastructures
seront enterrée, à court et moyen terme la NASA va devoir trouver
une alternative à l'Orion lunaire, le véhicule de transport entre
la Terre et la Lune qui sera utilisé comme base spatiale dans un
profil de mission similaire à l'épopée Apollo.
Les structures gonflables sont très vraisemblablement la meilleure
alternative en attendant les premiers bâtiments en dur qui abriteront
vers 2050 une petite colonie.
Cette technologie, développée à l'origine par la NASA dans les années
60 et délaissée par la suite au profit de mécanismes et matériaux
rigides mieux maîtrisés, connaît un vif regain d'intérêt dans le
monde grâce aux développement de nouveaux matériaux (composites,
films polymères).
Ce type de structures provisoires a comme qualité d'être résistantes,
légères, souples, à mémoire de forme et facilement déployables.
Leur principal défaut c'est qu'elles fuient ! Cela signifie que
l'on ne peut pas espérer maintenir une pression pendant plusieurs
années sans perdre tout le bénéfice du poids. L'autre souci, c'est
une connaissance sommaire du comportement des matériaux sous l'action
d'une pression de gonflage importante. Bien que depuis quelques
années des efforts de recherche sont faits des 2 côtés de l'Atlantique,
cette technologie est loin d'être maitrisée pour des applications
spatiales 'man rated'.
Dans le cas d'une utilisation sur la Lune, ces structures devront
être assez souples pour réduire autant que possible leur volume
afin de limiter le coût du lancement. Une fois déployée, elles devront
être suffisamment vastes pour fournir un espace de vie et de travail
distinct aux équipages et résister aux conditions physiques de l'environnement
lunaire, bien plus rude que celui de la Terre.
Plusieurs paramètres sont donc à prendre en compte :
- Le champ gravitationnel de la Lune est plus faible que celui de
la Terre (un objet sur la Lune sera six fois moins lourd que sur
Terre) ;
- Le jour lunaire dure 27 jours et 1/3. Pendant cette période, le
Soleil est constamment au-dessus de l'horizon pendant un peu moins
de 14 jours. Après son coucher, il fait nuit sans interruption pendant
une période équivalente ;
- Les températures moyennes au niveau de l'équateur varient de +107°
Celsius le jour à -153° Celsius la nuit ;
- La Lune ne possède pas d'atmosphère, et donc pas d'air. Cette
absence fait que la surface est constamment bombardée par des météorites
de toutes tailles. Même les micrométéorites posent un réel danger
pour d'éventuels habitants de la Lune ;
- La Lune ne possède pas de champ magnétique qui, sur Terre, agit
comme un bouclier naturel contre les dangereuses radiations en provenance
du Soleil. Ces radiations représentent un danger mortel pour les
humains.
La NASA finance plusieurs projets dont celui du Space Grant Consortium
(Etat du Maine) qui travaille sur le plissement des matériaux de
type membrane utilisés pour les structures gonflables sous l'effet
des déformations de cisaillement. Il étudie également les façons
d'éliminer ces plissements par rigidification du matériau. La rigidification
demande de traiter les matériaux avec un enduit chimique de type
résine qui peut être activé par un apport d'énergie agissant comme
catalyseur.
Quant à l'Europe, elle a commencé à travailler sur ces problèmes
dans les années 80. Une antenne a été fabriquée par Contraves et
différents projets ont été menés notamment par Astrium et Thales
Alenia Space visant à maîtriser cette technologie pour des applications
spatiales comme des antennes, des panneaux solaires ou encore des
coussins gonflables pour des atterrissages sur Mars, par exemple.
Au sein de l'Agence spatiale européenne on a réfléchi au problème
de l'étanchéité de ces structures. Plusieurs idées ont émergé dont
une visait à concevoir un matériau multicouches avec une enveloppe
destinée à maintenir l'étanchéité pendant qu'une autre enveloppe,
constituée d'une sorte de tissu de fibres de verre, de kevlar ou
de carbone, et imprégné de résine polymérisable durcirait. Une fois
la structure rigidifiée, peu importe que l'on perde la pression
interne. La polymérisation peut être déclenchée dans l'espace, après
le déploiement soit par l'apport de chaleur du rayonnement solaire,
soit par des chaufferettes électriques, soit par des réactions chimiques
soit même par les UV du soleil.
Les programmes de recherche de l'ESA dans ce domaine se fait sous
le prisme des vols habités (système de rentrée atmosphérique, d'atterrissage,
…).
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