Simulateur de surface lunaire

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Publié

4 Jan, 2023
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Comex

Simulateur de surface lunaire

Pour préparer l’exploration humaine et robotique sur la lune

La décennie dans laquelle nous vivons verra le retour sur la Lune de l’homme accompagné de systèmes robotiques.

L’hydrosphère COMEX est une installation unique en Europe. Une chambre à vide de cinq mètres de diamètre contenant 3,5 tonnes de simulant de régolithe lunaire qui sert à effectuer des tests de préparation pour les futures missions sur le sol lunaire.
L’installation référencée auprès de l’ESA (Agence Spatiale Européenne), offre des capacités de test spécifique afin de simuler des sorties extravéhiculaires.

L’une des principales contraintes des opérations sur le sol lunaire est la poussière qui s’y trouve, le régolithe. La nature abrasive du régolithe est cause de dommages, défaillances mécaniques, usure des matériaux, etc.

Actuellement, il n’existe que peu d’installations dans le monde dans lesquelles les effets de la poussière lunaire peuvent être testés dans un environnement sous vide. COMEX possède la seule installation en Europe permettant de réaliser de tels essais.

Simuler des opérations de surface avec un sol lunaire (simulant) dans le vide

Dans le monde, il existe plusieurs chambres ou modèle de terrain qui peuvent être utilisés pour des essais d’équipements, soit dans des conditions de vide recréant une atmosphère lunaire, soit sur un terrain simulant le sol lunaire. Mais très rares sont les moyens qui simulent les deux à la fois.

Le simulateur de surface lunaire HYDROSPHERE proposé par COMEX est donc un atout supplémentaire pour le développement des activités spatiales au niveau européen. La possibilité de simuler des opérations de surface lunaire sous vide dans une chambre de 5 mètres de diamètre offre un champ d’exploration très large.

L’installation est composée de trois chambres hermétiquement closes et d’un centre de contrôle. La sphère de 5 m de diamètre est l’élément principal de l’installation, celle-ci permettant de reproduire la surface lunaire avec ses 3,5 tonnes de régolithe (simulant).

En termes de géochimie, divers simulant de régolithe peuvent être disponibles allant de la haute-fidélité, par exemple pour l’échantillonnage, l’analyse d’échantillons et les tests ISRU, aux simulants et rochers de faible fidélité qui peuvent être utilisés pour tester la mobilité et la connaissance de la situation d’un rover. COMEX est actuellement en possession de simulant de type EAC-1 fournit par l’ESA-EAC remplissant le sol de l’HYDROSPHÈRE.

Adjacent à la sphère, pour toutes activités intra-véhiculaires (vie en confinement, télémédecine), se trouve une deuxième enceinte utilisée comme sas et une troisième enceinte, l’habitat, une chambre qui offre un espace pour un équipage composé au maximum de huit sujets. L’habitat a un volume qui est proche du laboratoire COLUMBUS de l’ISS.

La sphère principale peut être desservie par une grue et permet de recevoir de gros éléments de 2m de diamètre depuis son sommet.

Simulations de missions humaines

Simulations de surface, vols habités, habitats et systèmes de survie

L’installation Hydrosphère peut être utilisée à différentes fins de simulations.

  • Futures missions humaines et robotiques sur la surface lunaire ou Mars
  • Appréhension des facteurs humains des vols spatiaux
  • Simulations d’opérations d’habitat et de systèmes de survie

La similitude du volume de l’habitat de l’hydrosphère avec le volume interne de COLUMBUS de l’ISS a été déterminante dans le projet ESA BIOMODEXO, où des modèles mathématiques de bio-contamination ont été validés à l’intérieur de l’habitat et pourrait également être utilisés pour développer des méthodes contre l’introduction de poussière pour de prochaines expéditions sur la Lune ou sur Mars.

Le centre de contrôle adjacent est utilisé pour surveiller l’activité à l’intérieur de l’installation. Il permet également de :

    • Simuler un contrôle de mission, comme un centre en communication avec l’équipage avec l’ajout d’un retard dans les liaisons
    • Évaluer les interactions homme-robot qui sont simulées, par exemple entre le caisson habitacle et la sphère principale ou directement entre un astronaute et le robot tous deux dans la sphère contenant le régolithe.

En plus de l’environnement lunaire, le simulateur peut également être utilisé pour d’autres applications planétaires comme la démonstration technologique du rover de récupération d’échantillons de Mars, les drones (systèmes de vol dans une atmosphère de faible densité) ou toute autre application similaire identifiée dans le cadre des missions d’exploration extra-terrestre.

Autre atout, la configuration de la sphère permet de tester les combinaisons et équipements EVA, textile et matériaux, et leur résistance à l’’environnement : Tests d’usure et de défaillance mécanique.

Simulations de missions robotiques.

Les futures missions sur la Lune verront très probablement l’avènement d’une coopération entre des astronautes et des éclaireurs ou aides robotiques. L’atout de l’installation Hydrosphère de COMEX est d’offrir simplement la possibilité de simuler différents scénarios de mission avec de tels robots

  • Le robot dans la sphère et un équipage le contrôlant depuis le centre de commande
  • L’Homme et le robot dans la sphère, en coopération
  • Un vol de drone dans une atmosphère contrôlée

L’expertise en pression maitrisé acquise par COMEX depuis plus de 60 ans et les infrastructures présentes sur son site en font un centre de tests et d’essais unique en Europe, que ce soit pour des applications sous-marines, terrestres ou extra-terrestres. C’est pourquoi COMEX participe au développement des projets spatiaux depuis les années 80 en collaboration avec l’ESA et le CNES et que ses installations sont répertoriées auprès de ces agences.

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