Spaceship FR : vers une future base lunaire et/ou martienne

cnes_copyright.jpg, par jfages

SpaceShip est un projet européen coordonné par l’ESA, l'Agence Spatiale Européenne initié avec Spaceship EAC en Allemagne. Il a ensuite été implanté au niveau national au Royaume-Uni et en France. SpaceShip FR est porté par le Centre National d'Etudes Spatiales (CNES) qui finance avec l’ESA les différents intervenants du projet. Le but de SpaceShip FR est de :

• diffuser les connaissances auprès du grand public, accompagner les projets étudiants, attirer les talents pour  le développement de l’excellence technologique française
• développer les synergies entre le spatial et non spatial, mettre en réseau les expertises pour accélérer le développement de solutions innovantes avec l’Industrie et la Recherche.
• accompagner la maturation des solutions innovantes vers leurs applications spatiales et augmenter leurs implications terrestres.
• préfigurer une future base lunaire et/ou martienne en réunissant l’ensemble des niches technologiques développées en France.

Le projet SpaceShip FR vise ainsi le développement sur Terre de moyens de recherche et de tests des technologies dont les scientifiques auront besoin sur la Lune. Cela passe par la construction de SpaceShip FR au Centre Spatial de Toulouse avec un espace de coworking, un atelier de fabrication, des modules Santé ou encore un laboratoire ISRU (In Situ Ressource Utilization). L'Institut Clément Ader-Albi (ICA-Albi) apporte son expertise sur ce dernier thème à travers ses compétences sur la fabrication additive appliquées aux contraintes d’un environnement lunaire.

capture_decran_2021-05-19_a_09.27.02.png, par jfages

L'Institut Clément Ader-Albi, expert en fabrication additive, prépare le retour des astronautes sur la Lune

L’exploration habitée du système solaire passe par une prochaine étape, le retour sur la lune pour des missions de longues durées, semblables aux missions actuelles sur la station spatiale internationale. Ce retour sur la lune conduira à l'installation de bases pour accueillir ces astronautes qui pourront ainsi étudier notre satellite naturel et préparer les futures missions vers Mars. Beaucoup d’agences se préparent pour cette nouvelle phase de l’exploration spatiale. La National Aeronautics and Space Administration (NASA) a lancé le programme Artemis de retour sur la Lune pour des durées supérieures aux 48h à 72h des missions Apollo. En Europe, l’ESA, le CNES via le projet SpaceShip FR s’inscrivent dans cette démarche. Le CNES développe notamment un axe de recherche autour de l’« ISRU » (In Situ Ressource Utilization) et s'intéresse en particulier à la fabrication de pièces d'usage pour les astronautes sur la lune.

L’Institut Clément Ader-Albi (ICA-Albi) apporte son expertise à ce thème « ISRU » à travers ses compétences sur la fabrication additive, en les adaptant aux contraintes de l'environnement lunaire. Il s'agit d'utiliser la poudre de régolite du sol lunaire et la seule source d’énergie du soleil. Régolite et soleil sont les seules ressources locales de la lune en plus de l'eau près des pôles.

Jean Jacques FAVIER, Ingénieur en sciences des matériaux de l’École nationale supérieure de physique, électronique, matériaux, Grenoble INP - Phelma, ancien astronaute scientifique du CNES et aujourd'hui professeur honoraire à IMT Mines Albi, initiateur et promoteur de la thématique « ISRU », contribue à mettre en place la collaboration entre l'Institut Clément Ader-Albi et l'équipe du CNES en charge du projet SpaceShip FR.

Sélectionné par la NASA comme astronaute scientifique pour accompagner le laboratoire européen Spacelab dans l'espace, il a participé en 1996 au vol à bord de la navette Columbia. Il fut en charge notamment, du programme scientifique de physique et de sciences des matériaux. Selon lui, cette nouvelle étape de l’exploration habitée conduira à l'installation d'une base scientifique internationale permanente sur la lune à laquelle l'Europe participera, similaire en taille et en autonomie aux bases polaires en milieux extrêmes, comme par exemple la base antarctique Concordia.

"La présence permanente sur la lune ne sera possible qu'en utilisant les ressources locales, « ISRU » (In Situ Ressource Utilization). Le CNES avec l’ICA-Albi ont pour ambition la création d’objets à partir de poussières de lune et de l’énergie solaire."

jj_favier.jpg, par csuderie

Jean-Jacques FAVIER

Dans le cadre de ce projet, une "régotith task force" a été créée en Midi-Pyrénées qui regroupe les laboratoires IRAP (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie), LGC (Laboratoire de Génie Chimique) et ICA (l'Institut Clément Ader). Ces laboratoires mènent des travaux scientifiques en caractérisation du régolite et visent la production d’oxygène et de fabrication d’objets aux propriétés mécaniques et aux dimensions précises prédéfinies.

L’ICA-Albi apporte son expertise en fabrication additive pour créer ou réparer des pièces sans avoir à attendre un éventuel cargo. L’astronaute sur la Lune pourra être en mesure de reproduire la pièce en régolite lunaire à partir de modèles CAO établis par les ingénieurs au sol et mis en oeuvre par les astronautes sur des imprimantes spécialement conçues par des laboratoires comme l'ICA-Albi pour tenir compte des caractéristiques du régolite et des particularités de l'environnement lunaire.
 

Une collaboration fructueuse entre le CNES et l'Institut Clément Ader-Albi

Les responsables du projet SpaceShip FR du CNES ont sélectionné l’ICA-Albi comme partenaire sur cet axe de fabrication additive de pièces de haute précision. Cela conduit à la mise en place d'un programme de collaboration entre les deux partenaires avec co-financement de stagiaires, doctorants et post doctorants pour accroître la compétence du laboratoire sur cette thématique nouvelle et assurer une continuité dans l’activité.