Bienvenue dans notre série sur la colonisation du système solaire! Aujourd'hui, nous examinons le plus proche des voisins célestes de la Terre. C'est vrai, nous regardons la Lune!
Il y a de fortes chances que nous en ayons tous entendu parler plus d'une fois dans notre vie et que nous ayons même quelques réflexions sur le sujet. Mais pour les agences spatiales du monde entier, les futuristes et les entreprises aérospatiales privées, l'idée de coloniser la Lune n'est pas une question de «si», mais de «quand» et de «comment». Pour certains, établir une présence humaine permanente sur la Lune est une question de destin tandis que pour d'autres, c'est une question de survie.
Il n'est pas surprenant que les plans visant à établir un établissement humain soient antérieurs à l'atterrissage sur la lune et à la course à l'espace. Au cours des dernières décennies, bon nombre de ces plans ont été dépoussiérés et mis à jour grâce aux plans pour une nouvelle ère d'exploration lunaire. Alors, que faudrait-il pour établir une présence humaine permanente sur la Lune, quand cela pourrait-il arriver, et sommes-nous prêts à relever ce défi?
Avant même que des propositions soient faites pour des colonies lunaires, l'idée d'humanité vivant sur la Lune a été largement explorée dans la fiction, avec des exemples remontant à plus d'un siècle. En outre, il y avait des spéculations considérables jusqu'au début du 20e siècle selon lesquelles la Lune pourrait déjà être habitée par des formes de vie indigènes (un peu comme ce que l'on pensait de Mars).
Exemples en fiction:
Entre les années 1940 et 1960, l'auteur de science-fiction Robert A. Heinlein a beaucoup écrit sur les premiers voyages et la colonisation éventuelle de la Lune. Celles-ci comprenaient de nombreuses histoires courtes des années 40 qui décrivent à quoi ressemblerait la vie dans les colonies de «Luna» (le nom couramment utilisé par Heinlein pour décrire une lune colonisée).
En 1966, Heinlein a publié le roman lauréat du Hugo Award, La lune est une maîtresse dure, qui raconte l'histoire des descendants d'une colonie pénitentiaire lunaire luttant pour l'indépendance de la Terre. Cette histoire a été largement saluée pour la façon dont elle combinait les commentaires politiques avec des questions telles que l'exploration spatiale, la durabilité et l'intelligence artificielle. C’est aussi dans ce travail que Heinlein a inventé le terme «TANSTAAFL» - un acronyme pour «Il n’ya rien de tel qu’un déjeuner gratuit».
En 1985, Heinlein a publié Le chat qui marche à travers les murs, où une grande partie du livre se déroule sur une Free Luna après avoir remporté son combat pour l'indépendance et comprend des personnages de certaines de ses œuvres précédentes.
La colonisation lunaire a également été explorée dans la fiction par le regretté et grand Arthur C. Clarke. Cela comprenait la courte histoire Earthlight (1955), où une colonie sur la Lune se retrouve prise au milieu d'une guerre entre la Terre et d'une alliance entre Mars et Vénus. Cela a été suivi par Une chute de Moondust (1961), qui présente un navire lunaire plein de touristes s'enfonçant dans une mer de Moondust.
En 1968, Clarke a collaboré avec le réalisateur Stanley Kubrick pour créer le film de science-fiction 2001: Une odyssée spatiale, où une partie de l'intrigue se déroule dans une colonie lunaire américaine mise en quarantaine après la découverte d'un objet d'origine étrangère à proximité. Clarke a développé cela dans la nouvelle version qui a été publiée la même année. Une colonie lunaire est également mentionnée dans le roman primé de Clarke’s Nebula and Hugo Award Rendez-vous avec Rama (1973).
Fellow de grande science-fiction Ursula K. Le Guin comprend également une colonie lunaire dans son roman de 1971 Le tour du ciel, qui a remporté le prix Locus du meilleur roman en 1972 et a été adapté deux fois au cinéma (1980 et 2002). Dans une réalité alternative, des bases lunaires sont établies en 2002 puis attaquées par une espèce extraterrestre hostile d'Aldebaran (qui dans une autre réalité est bénigne).
En 1973, le regretté et grand Isaac Asimov a publié le roman Les dieux eux-mêmes, où la troisième section se déroule dans une colonie lunaire au début du 22e siècle.The Lunatics (1988) de Kim Stanley Robinson (auteur du Mars rouge trilogie, 2312 et Aurore) se concentre sur un groupe de mineurs asservis contraints de travailler sous la surface lunaire pour lancer une rébellion.
L'histoire courte de 1995 «Byrd Land Six» par Alastair Reynolds fait mention d'une colonie lunaire avec une économie centrée sur l'exploitation de l'hélium-3. En 1998, Ben Bova a libéré Lever de lune et Moonwar, deux romans centrés sur une base lunaire établie par une société américaine et qui se rebelle finalement contre la Terre. Ceux-ci font partie de sa série «Grand Tour» qui traite collectivement de la colonisation du système solaire.
En 2017, Andy Weir (auteur de Le Martien) publié Artemis, un roman se déroulant dans une ville lunaire dont l'économie est bâtie autour du tourisme lunaire. Une attention considérable est accordée aux détails de la vie quotidienne sur la Lune, qui comprennent des descriptions d'une centrale nucléaire, d'une fonderie d'aluminium et d'une installation de production d'oxygène.
Les propositions:
Le premier exemple enregistré d'humains vivant sur la Lune a été réalisé au 17e siècle par l'évêque John Wilkins. Dans son Un discours sur un nouveau monde et une autre planète (1638), il prédit que les humains apprendraient un jour à maîtriser le vol et à établir une colonie lunaire. Cependant, des propositions détaillées et scientifiquement fondées ne viendront qu'au 20e siècle.
En 1901, H.G. Wells a écrit Les premiers hommes sur la lune, qui raconte l'histoire des habitants lunaires indigènes (sélénites) et comprend des éléments de la vraie science. En 1920, Konstantin Tsiolkovsky (salué par beaucoup comme le «père de l'astronautique et de la fusée») a écrit le roman Hors de la Terre. Ce roman raconte l'histoire des humains colonisant le système solaire et décrit en détail à quoi ressemblerait la vie dans l'espace.
Avec le début de la course à l'espace dans les années 1950, un certain nombre de concepts et de conceptions ont été suggérés par des scientifiques, des ingénieurs et des architectes. En 1954, Arthur C. Clarke a proposé la création d'une base lunaire composée de modules gonflables recouverts de poussière lunaire pour l'isolation. Les communications seraient maintenues avec les astronautes sur le terrain à l'aide d'un mât radioélectrique gonflable.
Au fil du temps, un dôme permanent plus grand serait construit qui s'appuierait sur un purificateur d'air à base d'algues, un réacteur nucléaire de puissance et des canons électromagnétiques pour lancer des cargaisons et du carburant vers des navires dans l'espace. Clarke approfondirait cette proposition avec sa nouvelle de 1955 Earthlight.
En 1959, l'armée américaine a lancé une étude
En 1959, John S. Rinehart - alors directeur du Mining Research Laboratory de la Colorado School of Mines - a suggéré une structure lunaire qui pourrait «[flotter] dans un océan de poussière stationnaire». C'était en réponse à la théorie alors populaire selon laquelle il y avait des océans de régolithes à une profondeur de 1,5 km (un mile) sur la Lune.
Ce concept a été décrit dans l’étude de Rinehart, «Critères de base pour la construction de la lune», Journal de la British Interplanetary Society, où il a décrit une «base flottante» composée d'un demi-cylindre avec des demi-dômes aux deux extrémités et un bouclier micrométéoroïde placé au-dessus.
En 1961, la même année que le président Kennedy a annoncé le programme Apollo, l'US Air Force a publié un rapport secret basé sur l'évaluation précédente d'une base militaire lunaire faite par l'armée américaine. Connu sous le nom de Projet Lunex, le plan prévoyait un atterrissage lunaire de l'équipage qui conduirait finalement à une base souterraine de l'Air Force sur la Lune d'ici 1968.
En 1962, John DeNike (directeur de programme des programmes avancés de la NASA) et Stanley Zahn (directeur technique des études de bases lunaires de la division spatiale de la société Martin) ont publié une étude intitulée «Bases lunaires». Leur concept prévoyait une base souterraine située sur la mer de tranquillité, futur site d'atterrissage du Apollo 11 mission.
Comme la proposition de Clarke, cette base s'appuierait sur des réacteurs nucléaires pour l'électricité et un système de filtration de l'air à base d'algues. La base serait composée de 30 modules d'habitat répartis entre sept zones de vie, huit zones d'opérations et 15 zones logistiques. la base globale mesurerait 1 300 m² (14 000 pi²) pouvant accueillir 21 membres d'équipage.
Au cours des années 1960, la NASA a produit plusieurs études qui préconisaient la création d'habitats inspirés de l'architecture de mission du programme Apollo (en particulier, Saturne V fusée et ses dérivés). Ces plans prévoyaient que des modules de stations spatiales seraient installés sur la surface lunaire et utiliseraient les conceptions et la technologie existantes afin de réduire les coûts et d'assurer la fiabilité.
En 1963, lors du 13 Actes du colloque d'exploration lunaire et planétaire, William Sims a produit une étude intitulée «Architecture de la base lunaire». Sa conception prévoyait la construction d'un habitat sous le mur d'un cratère d'impact avec un champ d'atterrissage à proximité pour les engins spatiaux. L'habitat serait de trois étages avec le haut
Ces fenêtres permettraient également à la lumière de pénétrer dans l'habitat et seraient isolées avec des réservoirs d'eau pour la radioprotection. L'électricité devait être fournie par des réacteurs nucléaires tandis que des parties de l'habitat seraient consacrées à la fourniture d'espaces de bureaux, d'ateliers, de laboratoires, d'espaces de vie et d'une ferme pour produire le plus de nourriture possible pour l'équipage.
Mais la conception la plus influente de l'ère Apollo a peut-être été la «Lunar Base Synthesis Study» en deux volumes, achevée en 1971 par la société aérospatiale North American Rockwell. L'étude a produit un plan conceptuel pour une série de bases de surface lunaire (LSB) dérivées d'une étude connexe pour une station lunaire en orbite.
Ces dernières années, plusieurs agences spatiales ont rédigé des propositions pour la construction de colonies sur la Lune. En 2006, le Japon a annoncé des plans pour une base lunaire d'ici 2030. La Russie a fait une proposition similaire en 2007, qui serait construite entre 2027 et 2032. En 2007, Jim Burke de l'Université internationale de l'espace en France a proposé de créer une arche de Noé lunaire pour garantir que la civilisation humaine survivrait à un événement cataclysmique.
En août 2014, des représentants de la NASA ont rencontré des chefs de file de l'industrie pour discuter des moyens rentables de construire une base lunaire dans les régions polaires d'ici 2022. En 2015, la NASA a décrit un concept de colonisation lunaire qui s'appuierait sur des travailleurs robotiques (connus sous le nom de Trans -Anciens) et héliostats pour créer une colonie lunaire autour de la région polaire sud de la Lune.
En 2016, le chef de l'ESA, Johann-Dietrich Wörner, a proposé la création d'un village international sur la Lune en tant que successeur de la station spatiale internationale. La création de ce village s'appuierait sur les mêmes partenariats inter-agences que l'ISS, ainsi que sur des partenariats entre gouvernements et intérêts privés.
Défis:
Il va sans dire que la création d'une colonie lunaire serait un engagement massif en termes de temps, de ressources et d'énergie. Bien que le développement de fusées réutilisables et d'autres mesures réduisent les coûts des lancements individuels, l'envoi de charges utiles sur la Lune reste une entreprise très coûteuse - en particulier lorsque plusieurs lancements lourds seraient nécessaires.
Il y a aussi la question des nombreux risques naturels qui découlent de la vie sur un corps comme la Lune. Ceux-ci incluent des températures extrêmes, où le côté exposé au soleil connaît des hauts de 117 ° C (242 ° F), tandis que le côté obscur connaît des bas de -43 ° C (-46 ° F). La majeure partie de la surface lunaire est également exposée aux impacts des météorites et des micrométéoroïdes.
La Lune a également une atmosphère ténue, elle est pratiquement vide. Cela fait partie de la raison pour laquelle la Lune passe par de tels extrêmes de température et pourquoi la surface est marquée par des impacts (c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'atmosphère pour les météores brûler). Cela signifie également que toutes les colonies devront être étanches à l'air, sous pression et isolées de l'environnement extérieur.
L'absence d'atmosphère (ainsi que de magnétosphère) signifie également que la surface est exposée à beaucoup plus de rayonnement que ce à quoi nous sommes habitués ici sur Terre. Cela comprend le rayonnement solaire, qui s'aggrave beaucoup lors d'un événement solaire, et les rayons cosmiques.
Méthodes possibles:
Depuis le début de l'ère spatiale, de multiples propositions ont été faites pour savoir comment et où une colonie lunaire pourrait être construite. L'endroit revêt une importance particulière, car tout règlement devra prévoir une certaine protection contre les éléments. Comme le dit le dicton, les trois considérations les plus importantes dans l'immobilier sont: "l'emplacement, l'emplacement et l'emplacement".
Pour cette raison, plusieurs propositions ont été faites au fil des ans pour construire des habitats lunaires dans des endroits qui permettraient une protection et / ou un confinement naturels. Actuellement, le plus populaire d'entre eux est le bassin Aitken du pôle Sud, une région à impact massif autour de la région polaire sud de la Lune qui est fortement cratère.
L'un des principaux attraits de cette région est le fait qu'elle est ombragée en permanence, ce qui signifie qu'elle connaît des températures beaucoup plus stables. De plus, plusieurs missions ont confirmé la présence de glace d'eau dans la région, qui pourrait être récoltée pour tout fabriquer à partir d'hydrogène (ou
Au-delà de cela, toute tentative de colonisation de la Lune devra s'appuyer sur des technologies telles que la fabrication additive (alias l'impression 3D), les robots et la téléprésence. La base (ou les bases) devra également être fabriquée et approvisionnée autant que possible en utilisant les ressources locales, une méthode connue sous le nom d'utilisation des ressources in situ (ISRU).
La NASA et l'ESA explorent le concept depuis de nombreuses années et ont toutes deux produit leurs propres méthodes pour transformer le régolithe lunaire et d'autres ressources en matériaux utilisables. Par exemple, depuis 2013, l'ESA travaille avec le cabinet d'architectes Foster + Partners pour concevoir leur International Moon Village.
Leur méthode proposée pour construire cette base consiste à placer des cadres gonflables sur la surface qui seraient ensuite recouverts d'une forme de béton faite de régolithe lunaire, d'oxyde de magnésium et d'un sel de liaison. La NASA a proposé une méthode similaire qui fait appel à des travailleurs robotiques utilisant un régolithe «fritté» sur des bases d'impression 3D. Cela consiste à faire fondre le régolithe en le bombardant avec des micro-ondes, puis en l'imprimant comme une céramique fondue.
D'autres idées impliquent de construire des habitats dans le sol et d'avoir un niveau supérieur qui donne accès à la surface et laisse entrer la lumière naturelle. Il y a même la proposition de construire des colonies lunaires à l'intérieur de tubes de lave stables, ce qui ne
Il y a même la proposition d'une base solénoïde lunaire qui fournirait son propre blindage contre les radiations. Ce concept a été présenté par l'ingénieur civil Marco Peroni lors du Forum et Exposition AIAA Espace et Astronautique 2017 et se compose de dômes transparents entourés d'un tore de câbles haute tension. Ce tore fournirait un blindage magnétique actif contre les radiations et permettrait de construire des colonies n'importe où sur la surface.
L'abondance de glace autour des régions polaires fournira aux colons une source régulière d'eau pour la boisson, l'irrigation et pourrait même être transformée pour produire du carburant et de l'oxygène respirable. Un régime de recyclage strict sera nécessaire pour garantir que les déchets soient réduits au minimum
Ces toilettes à compost pourraient être combinées avec du régolite lunaire pour créer un sol en croissance, qui pourrait ensuite être irrigué à l'aide d'eau récoltée localement. Cela serait essentiel dans la mesure où les colons lunaires devraient cultiver une grande partie de leur propre nourriture pour réduire le nombre d'envois qui devraient être envoyés régulièrement de la Terre.
L'eau lunaire pourrait également être utilisée comme source d'énergie si les colonies sont équipées de batteries d'électrolyse (où les molécules d'eau sont divisées en hydrogène et oxygène et l'hydrogène est brûlé). D'autres sources d'énergie pourraient inclure des panneaux solaires, qui pourraient être construits autour des bords des cratères et canaliser l'énergie vers les colonies qui s'y trouvent.
L'énergie solaire basée sur l'espace serait également en mesure de fournir une énergie abondante aux établissements dans tout le paysage lunaire. Les réacteurs nucléaires sont une autre option, tout comme les réacteurs à fusion (tokamak). Cette dernière option est particulièrement intéressante étant donné que l'hélium-3 (une source d'énergie pour les réacteurs à fusion) est plus abondant sur la surface lunaire que sur Terre.
Des bénéfices potentiels:
Pour être juste, l'établissement d'une colonie sur l'un des corps célestes de notre système solaire présente de sérieux avantages potentiels. Mais avoir une colonie sur le corps céleste le plus proche de la Terre serait particulièrement bénéfique. Non seulement nous pourrions mener des recherches, extraire des ressources et récolter les bénéfices des nouvelles technologies, mais avoir une base sur la Lune faciliterait les missions et les efforts de colonisation vers d'autres planètes et lunes.
Pour le dire simplement, une colonie sur la Lune pourrait servir de tremplin vers Mars, Vénus, la ceinture d'astéroïdes et au-delà. En ayant une infrastructure à la surface de la Lune et en orbite - qui pourrait ravitailler et réparer des vaisseaux spatiaux se dirigeant plus loin dans le système solaire - nous pourrions réduire des milliards les coûts des missions dans l'espace lointain.
C'est l'une des raisons pour lesquelles la NASA prévoit d'établir une station spatiale en orbite autour de la Lune - la plate-forme lunaire orbitale-passerelle (LOP-G), alias. la Lunar Gateway, anciennement connue sous le nom de Deep Space Gateway. C'est également l'une des raisons pour lesquelles l'ESA souhaite construire son Moon Village avec des partenaires internationaux. La Chine et la Russie envisagent également leurs propres avant-postes de surface ou orbitaux pour cette raison précise.
La recherche lunaire serait également très lucrative. En étudiant les effets de la faible gravité sur le corps humain, les astronautes seront mieux préparés à faire face aux effets des voyages spatiaux de longue durée, des missions vers Mars et d'autres organismes où le faible g est une réalité. Ces études pourraient également contribuer à ouvrir la voie à l'établissement de colonies sur ces corps.
La face cachée de la Lune présente également de sérieuses opportunités pour toutes sortes d'astronomie. Puisqu'il fait face à la Terre, la face cachée de la Lune est exempte d'interférences radio, ce qui en fait un emplacement privilégié pour les radiotélescopes. Comme la Lune n'a pas d'atmosphère, les réseaux de télescopes optiques - comme le Very Large Telescope (VLT) de l'ESO au Chili - seraient également exempts d'interférences.
Et puis vous avez des interféromètres - comme LIGO et le télescope Event Horizon (EHT) qui seraient capables de rechercher des ondes gravitationnelles et d'imaginer des trous noirs avec une plus grande efficacité. Des études géologiques pourraient également être menées qui en révéleraient beaucoup plus sur la Lune et la formation du système Terre-Lune.
L'abondance de ressources sur la Lune, comme l'hélium-3 et divers métaux précieux et terres rares, pourrait également permettre une économie d'exportation. Cela serait facilité par le fait que la Lune a une vitesse d'échappement beaucoup plus faible que la Terre - 2,38 km / s (1,5
Mais bien sûr, aucune économie lunaire ne serait complète sans le tourisme lunaire. Une colonie à la surface, plus une infrastructure en orbite, rendrait les visites régulières sur la Lune à la fois rentables et même rentables. Il n’est pas difficile d’imaginer que cela pourrait conduire à la mise en place de toutes sortes d’activités de loisirs - allant des stations balnéaires et des casinos aux musées et expéditions à travers la surface.
Avec le bon type d'engagement en termes de ressources, d'argent et de travail - sans parler de certaines âmes sérieusement aventurières! - il pourrait y avoir un jour ce que les Séléniens (ou comme Heinlein les appelait, "Loonies").
Nous avons écrit de nombreux articles sur la colonisation lunaire ici à Space Magazine. Voici le plan de Paul Spudis pour une base lunaire durable et abordable, pourquoi coloniser d'abord la lune?, Un tube de lave stable pourrait fournir un habitat humain potentiel sur la Lune, et l'ESA prévoit de construire un village international… sur la lune!.
Pour plus d'informations, consultez notre série en quatre parties, «Construire une base lunaire»:
- Construire une base lunaire: Partie 1 - Défis et dangers
- Construire une base lunaire: Partie 2 - Concepts d'habitat
- Construire une base lunaire: Partie 3 - Conception structurelle
- Construire la base lunaire: Partie 4 - Infrastructure et transport
Pour avoir un aperçu de la vie et du travail sur la Lune, consultez Qu'est-ce que le Moon Mining?, Et c'est important! Les élèves découvrent comment faire de la bière sur la lune.
Astronomy Cast a également de beaux épisodes sur le sujet. Voici l'épisode 115: La lune, partie 3: retour sur la lune.
Sources:
- NASA - Earth’s Moon
- NASA - Lune à Mars
- NASA - Qu'est-ce qu'Artemis?
- Wikipedia - Colonisation de la Lune
- ESA - Construire une base lunaire avec l'impression 3D
- PSRD - Exploration de la Lune, de Mars et des Astéroïdes
- PSRD - Cosmochimie et exploration humaine
- NASA - Lunar Base Synthesis Study - Vol. I et Vol. II
- LPI - Bases lunaires et activités spatiales du 21e siècle
- Astronomie - Moon Village: le premier pas de l’humanité vers une colonie lunaire?
