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La future station lunaire : une opportunité pour étudier la physique spatiale

Research Topic Chapter
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Dans la récente ruée vers la Lune, la NASA, l'ESA et d'autres agences spatiales prévoient de construire une petite station spatiale en orbite lunaire, le « Lunar Gateway », pour faciliter les excursions vers la surface. En raison de sa position intéressante sur une large orbite autour de la Lune, l'ESA a demandé à une équipe industrielle d'examiner si le Gateway serait un bon endroit pour héberger des instruments scientifiques pour étudier la physique des plasmas spatiaux. La réponse est un « oui » retentissant! L’IASB a participé à cette étude.
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Le « Lunar Gateway »

Le « Lunar Orbital Platform-Gateway » (LOP-G), ou «Gateway», est une station spatiale prévue pour orbiter autour de la Lune de telle façon qu’elle ne sera jamais dans l’ombre ni de la Lune ni de la Terre, et qui garantit qu'elle peut servir de relais pour les télécommunications vers les faces visible et cachée de la Lune. Une telle station constitue un point de départ parfait pour des excursions vers la surface lunaire; un atterrisseur lunaire resterait amarré à la station.

Le niveau de rayonnement ionisant y est cependant assez élevé car le Gateway se trouve en dehors de la magnétosphère protectrice de la Terre. Les astronautes résideront donc à bord pendant un mois au maximum. L'ESA souhaite héberger des expériences scientifiques sur le Gateway afin d'exploiter son infrastructure le reste du temps.

SP4Gateway

Le Gateway pourrait être une plate-forme utile pour les expériences de physique des plasmas spatiaux.

La plupart du temps, le Gateway est situé dans l'espace interplanétaire, exposé au vent solaire. À certaines périodes, il se trouve à l’intérieur de la magnétosphère terrestre - la région de l’espace dominée par le champ magnétique terrestre. Par conséquent, il serait intéressant pour des instruments dédiés à l’étude du vent solaire et du plasma magnétosphérique d'être installés sur le Gateway.

Puisque la Terre est en vue en permanence, on peut envisager une imagerie UV ininterrompue de l'environnement terrestre depuis l'orbite lunaire. Des détecteurs de rayons cosmiques pourraient également y être placés. Et clairement, certains instruments qui étudient la Lune et son interaction avec le vent solaire seraient également les bienvenus.

L’IASB faisait partie de l’équipe «SP4Gateway» qui a étudié les différentes possibilités à la demande de l’ESA. L’IASB a dressé l’inventaire de tous les instruments de physique des plasmas spatiaux qui pourraient en bénéficier.

Hébergement des instruments

Une plate-forme telle que le Gateway est beaucoup plus grande qu'un satellite traditionnel. Cela offre certains avantages: il y a suffisamment de puissance électrique, de bande passante de communication, pas de limitations de masse strictes…

Mais il y a aussi des inconvénients. L'environnement du Gateway n'est pas chimiquement propre à cause des gaz d'échappement des propulseurs, et parfois les astronautes déversent des déchets dans l'espace. Il n'est pas non plus électriquement propre: ses panneaux solaires et ses propulseurs ioniques perturbent le champ électrique et le plasma. Il y a toutes sortes de contraintes. L'une en particulier est l'orientation du Gateway, qui peut changer lorsqu'une capsule ou un atterrisseur lunaire est amarré ou détaché. Mais la plupart du temps, le Gateway ne sera pas occupé.

L'équipe française (IRAP, Toulouse, France) de cette étude a pris l'initiative de trouver les meilleurs emplacements pour monter les instruments: sur deux plates-formes du module logistique.

Perspectives

La NASA, l'ESA et les autres agences spatiales participantes élaborent toujours leurs plans. En attendant, les premiers modules du Gateway sont construits. Cela prendra du temps, mais tôt ou tard, le Gateway deviendra un observatoire de physique des plasmas spatiaux.

 

Pour en savoir plus

European Space Agency. (2021, February). Gateway. ESA Exploration - The space Gateway is the next structure to be launched by the partners of the International Space Station

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Le Gateway lunaire avec un véhicule d'exploration Orion attaché (Crédits: NASA/ESA)
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Hébergement des instruments de physique des plasmas spatiaux sur deux plates-formes, dont l'une est constamment tournée vers le Soleil (Crédits: ESA/IRAP Toulouse)