La plupart des personnes intéressées par l’exploration spatiale savent déjà que la poussière lunaire est un véritable cauchemar à gérer. Nous avons déjà signalé de nombreuses méthodes potentielles pour y remédier, depuis l'impression 3D de pistes d'atterrissage afin de ne pas tout sabler dans une zone donnée lorsqu'une fusée atterrit, jusqu'à l'utilisation d'azote liquide pour éliminer la poussière des vêtements. Mais il n’en demeure pas moins que, pour toute présence à long terme sur la Lune, la gestion de la poussière qui s’y trouve constitue l’une des tâches les plus critiques.
Un nouveau document publié sur le arXiv Le serveur de préimpression du Dr Slava Turyshev du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, qui est suffisamment mathématicien pour que notre dernier article sur ses recherches couvrait un télescope au niveau de la lentille gravitationnelle solaire, met à jour notre compréhension des propriétés physiques de la poussière lunaire, fournissant des informations plus précises que les ingénieurs peuvent utiliser pour concevoir la prochaine série de rovers et d'infrastructures pour soutenir l'expansion humaine vers notre voisin le plus proche.
Pourquoi la poussière lunaire est si problématique
Alors pourquoi la poussière est-elle un tel problème sur la Lune ? La Lune n'a pas de cycle de l'eau, selon lequel la poussière sur Terre est « usé » à des formes raisonnablement bénignes comme des ovales et des sphères. Une inspection minutieuse des molécules de poussière sur la Lune montre qu'elles sont dentelées et pointues, ce qui les rend susceptibles de coller aux objets et de les endommager au cours du processus.
Ajoutant à cette tendance, le Dr Turyshev note que les forces de Van der Waals (c'est-à-dire les forces de cohésion qui collent la poussière ensemble) sont jusqu'à 100 millions de fois plus fortes que la gravité lunaire. Une fois que la poussière s'est attachée à quelque chose, qu'il s'agisse de l'extérieur d'une combinaison spatiale ou de l'intérieur de l'équipement d'un rover, il est extrêmement difficile de s'en débarrasser et, en raison de sa pointe, extrêmement dommageable pour tout ce qu'elle touche.
Le journal souligne également d’autres problèmes liés à la poussière. Il est électriquement conducteur, ce qui signifie que s'il reste collé à une antenne, par exemple celle utilisée pour communiquer avec un rover en mission, il peut amortir (ou « atténuer ») le signal, limitant la portée du système de communication. De plus, la manière dont cela se produit varie en fonction de l'origine de la poussière. Dans Maria, sur la lune, il agit comme une charge diélectrique, tandis que dans les Highlands, il agit plutôt comme une charge capacitive. « désaccordeur, » ce qui rend plus difficile le maintien d’une fréquence spécifique.
Des défis uniques en matière de poussière dans les régions ombragées
Les régions ombragées en permanence (PSR) ont leurs propres défis liés à la poussière. Étant donné qu’il s’agit de zones parmi les plus intéressantes pour l’exploration lunaire en raison de la présence de glace d’eau, comprendre comment y naviguer efficacement sera essentiel pour toute mission lunaire à long terme. Dans les PSR, la conductivité électrique de la poussière est extrêmement faible, provoquant une accumulation électrostatique dans tout système qui le traverse ou est recouvert par celui-ci. Cela peut provoquer une décharge électrostatique qui peut détruire les composants électroniques sensibles s'ils ne sont pas conçus pour y être immunisés.
De nouvelles données de la sonde ChaSTE sur l'atterrisseur Chandrayaan-3 montrent que la conductivité thermique de la poussière est suffisamment élevée pour provoquer une surchauffe des systèmes en isolant les dispositifs de décharge thermique comme les radiateurs. Cependant, la mission indienne a découvert qu’à quelques centimètres seulement sous la surface, le régolithe est beaucoup plus compacté et conduit bien mieux la chaleur que les fines particules présentes à la surface.
Comment la poussière se déplace et impacte les missions
D'autres nouvelles données sont venues de l'expérience NILS à bord de l'atterrisseur Chang'e-6. Il a été constaté que le rayonnement solaire crée une couche d’ions hydrogène chargés près de la surface, du côté jour de la Lune. Cette couche peut impacter directement le transport des poussières en modifiant la « gaine à plasma » que les ingénieurs utilisent pour prendre en compte le transport de poussière. En fait, « saut électrostatique, » où la poussière peut littéralement léviter à quelques mètres dans l’air, est l’un des trois modes de transport de poussière abordés dans le document. Cela se produit généralement près de la ligne de terminaison entre le jour et la nuit, où les charges électriques sont si importantes qu'elles dépassent la gravité de la lune et envoient de la poussière dans l'air.
L'un des autres mécanismes de transport est l'éjection de micrométéoroïdes, qui a déjà été relativement bien étudié, mais il est important de noter que la poussière issue de ces impacts a essentiellement créé un effet permanent. « nuage » de poussière flottant au-dessus de la surface lunaire. Le dernier mécanisme de transport est auto-infligé, mais l'article apporte également de nouvelles informations.
Lorsque les fusées atterrissent, elles soulèvent de la poussière dans un panache massif autour d’elles, sablant essentiellement tout dans un rayon de quelques kilomètres. Les données des caméras stéréo pour les études sur le panache lunaire (SCALPSS) de la malheureuse mission Intuitive Machine Odysseus montrent que le « taux d'érosion » (c'est-à-dire la vitesse à laquelle la poussière est évacuée) des panaches de fusées est entre 4 et 10 fois plus élevée qu'on ne le pensait initialement. Pour tenir compte de cela, il faudra soit que les fusées atterrissent plus loin d’une base à long terme, soit que la base elle-même soit conçue pour résister à des explosions de poussière encore plus fortes que prévu initialement.
Pour l’instant, ce ne sont que des informations utiles pour les ingénieurs planifiant notre prochain cycle d’exploration lunaire. Ce ne sont peut-être pas toutes de bonnes nouvelles, mais toute la science n’est pas bonne, et il vaut mieux se lancer dans une tâche aussi importante que l’expansion de l’humanité vers d’autres mondes avec une compréhension lucide plutôt que de souhaiter avec nostalgie que les choses soient plus faciles. La poussière lunaire sera un problème auquel nous devrons faire face sur la Lune – nous devrons simplement l'accepter.
