La NASA développe un ensemble intégré de technologies d’infrastructure afin de soutenir des missions d’exploration scientifique et humaine de longue durée près du pôle Sud de la Lune dans le cadre du programme Artemis. Cet ensemble ne se limite pas aux atterrisseurs ou aux rovers, mais comprend les éléments essentiels à toute présence permanente : production et stockage d’énergie, communications et navigation, construction de plateformes d’atterrissage et de routes, gestion du sol lunaire, extraction de l’eau et de l’oxygène à partir des ressources locales, ainsi que protection des équipements contre la poussière et les températures extrêmes.
L’agence indique que ces technologies sont testées sur Terre, dans des environnements simulant la gravité lunaire, ainsi que directement à la surface de la Lune. L’objectif est de passer de missions isolées à des opérations évolutives, capables de servir les robots et les astronautes, et de préparer ensuite l’exploration de Mars.
L’énergie : une condition pour la continuité des opérations
La disponibilité continue de l’énergie constitue l’une des principales exigences du travail à la surface de la Lune, où le jour et la nuit lunaires durent chacun environ 15 jours terrestres. La NASA développe la technologie Vertical Solar Array Technology (VSAT), un système autonome qui peut être déployé, rétracté et déplacé sur des terrains accidentés, au moyen de réseaux solaires verticaux installés sur des mâts pouvant atteindre 20 mètres de long.
L’agence développe également les piles à combustible régénératives Regenerative Fuel Cell afin de stocker chimiquement l’énergie, puis de la restituer au moyen d’une pile à combustible, avec une recharge assurée par électrolyse et énergie solaire. Cette technologie vise une densité énergétique supérieure à celle des batteries modernes, ce qui pourrait réduire la masse nécessaire aux missions. Les autres projets comprennent LunaGrid-Lite, qui teste le transport de haute tension par câble entre un atterrisseur d’Astrobotic et un rover CubeRover, ainsi que le système Harmonia de Zeno Power, destiné à fournir chaleur et énergie pendant la nuit lunaire et dans les zones ombragées en permanence. La NASA a également annoncé que le réacteur Lunar Reactor-1, le premier réacteur nucléaire à fission sur la Lune, devrait se poser à la surface en 2030.
Robotique et utilisation des ressources locales
Une base lunaire a besoin de systèmes capables de fonctionner de manière autonome sur de longues distances et dans des zones difficiles d’accès. Le projet CADRE comprend une station de base et trois petits rovers de la taille d’une valise, qui coopèrent pour cartographier la surface et le sous-sol, éviter les obstacles et effectuer des relevés au radar à pénétration de sol. De son côté, HI-RATE associe des capteurs LIDAR, des processeurs spatiaux haute performance et des logiciels de perception, de planification et de contrôle, afin de permettre aux rovers de parcourir de plus longues distances et de se déplacer plus rapidement, avec une dépendance moindre aux opérateurs terrestres.
Dans les environnements extrêmement froids, le bras robotique COLDArm a été conçu pour fonctionner dans toute la plage thermique de la surface lunaire, y compris pendant la nuit prolongée, sans chauffage de survie. Ses composants ont atteint le niveau de maturité technologique TRL 6 lors d’essais thermiques et vibratoires, ainsi que dans des environnements sous vide contenant de la poussière et des simulants du sol lunaire.
Le programme d’utilisation des ressources in situ, ou ISRU, se concentre sur la collecte, le traitement, le stockage et l’utilisation des matériaux présents sur la Lune. Les applications comprennent l’extraction de la glace d’eau pour produire de l’oxygène respirable, ainsi que l’utilisation des métaux dans la construction. Le véhicule d’excavation robotique Infrastructure Pilot Excavator (IPEx) vise à déplacer de grandes quantités de sol lunaire afin de construire des plateformes d’atterrissage et des talus, et de préparer des sites de construction ; la NASA mentionne une capacité visée d’environ 20 tonnes métriques au cours d’une seule mission, tandis que des données rapides figurant sur la page indiquent un essai de transport de 10 tonnes sur une distance de 100 mètres en 11 jours.
Parmi les exemples de traitement local figure le projet Carbothermal Reduction Demonstration (CaRD), qui utilise l’énergie solaire concentrée pour extraire du monoxyde de carbone et produire de l’oxygène à partir de simulants du sol lunaire. Le projet Molten Regolith Electrolysis Tech Maturation (MRE) a également développé un réacteur destiné à extraire l’oxygène et les métaux, avec production de résidus riches en métaux pouvant être utilisés dans la fabrication.
Qu’est-ce qui fait de l’environnement lunaire un défi d’ingénierie ?
Les équipements doivent fonctionner à des températures pouvant atteindre 302 degrés Fahrenheit pendant le jour lunaire à l’équateur, puis descendre à -292 degrés Fahrenheit durant la nuit, tandis que les zones ombragées en permanence peuvent atteindre -418 degrés Fahrenheit. La NASA développe donc des matériaux isolants ainsi que des systèmes de distribution et d’évacuation de la chaleur dans le cadre du projet PALETTE, en plus de technologies destinées à lutter contre la poussière abrasive.
Le système Electrodynamic Dust Shield (EDS) utilise des champs électriques pour soulever la poussière et l’éliminer des surfaces. Il a démontré sa capacité à retirer du sol lunaire lors de la mission Blue Ghost Mission 1 de Firefly Aerospace en 2025. Les caméras SCALPSS capturent des images tridimensionnelles de l’interaction entre les jets des atterrisseurs et la surface, ce qui contribue à comprendre l’érosion du sol et la répartition de la poussière pendant l’atterrissage.
Pourquoi cette évolution est-elle importante ?
La feuille de route de la NASA montre que la construction d’une base lunaire ne repose pas sur une technologie unique, mais sur l’intégration de l’énergie, des communications, de l’informatique, de la robotique et des ressources locales. Le système de communications lunaires 4G/LTE de Nokia est arrivé sur la Lune en 2025 et a transmis des données opérationnelles vers la Terre, tandis que le processeur High Performance Spaceflight Computing (HPSC) a atteint une capacité de calcul au moins 100 fois supérieure à celle des ordinateurs actuels des missions spatiales, avec une meilleure efficacité énergétique et une meilleure tolérance aux pannes. Concrètement, ces capacités signifient que les rovers, les centrales électriques et les équipements de construction peuvent coordonner des tâches plus complexes et prendre des décisions localement, au lieu de dépendre entièrement d’ordres instantanés en provenance de la Terre.
Dans cette démarche, la NASA s’appuie sur des partenariats avec des entreprises, des universités et des organismes gouvernementaux. Parmi eux figure l’investissement de Mason avec Redwire Space pour niveler, compacter et fritter le sol au moyen de micro-ondes afin de construire des surfaces solides, ainsi qu’un contrat de 6,9 millions de dollars conclu avec Interlune pour une durée d’un an et demi, afin de développer des outils d’exploration de ressources telles que l’hydrogène et l’hélium-3. L’agence indique également que les technologies de jumeaux numériques et l’intelligence artificielle, notamment les outils du Lunar Autonomy Challenge, pourraient remplacer plus de 50 % des ressources matérielles par des outils virtuels dans certaines opérations de développement et d’essai.