A Cologne, l’ESA reproduit un morceau de la Lune grandeur nature dans un hangar

L’agence spatiale européenne (ESA) a inauguré, mercredi 25 septembre, un banc d’essai dédié à l’exploration lunaire à Cologne, en Allemagne. Baptisé Luna, le site doit permettre de tester dans des conditions proches du réel l’exploration de la Lune, avec une mise en service complète d'ici à 2026.

Guilhem Bernes

Publié le 26 septembre 2024 à 17h00

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Simulateur lune ESA Luna — Sol pouvant être gelé, cratères et poussière fine… Le site Luna de l'agence spatiale européenne (ESA) à Cologne, en Allemagne, vise à recréer une zone jumelle du satellite naturel de la Terre.

Le pas lourd, les deux astronautes foulent la poussière grise. Sur leur gauche, un cratère ; sous leurs pieds, jusqu’à 3 mètres de sable lunaire qu’un rover pourra s’exercer à miner. Au-dessus de leurs casques, un hangar noir. L’agence spatiale européenne (ESA) a inauguré, ce mercredi 25 septembre, son site d’essai baptisé Luna, réplique grande échelle du sol lunaire à Cologne, en Allemagne.

D’une surface de 700 m², le site, situé en plein cœur du Centre européen des astronautes de l’ESA, doit être mis en service commercial d’ici à la fin de l’année, après trois mois d’essais par les équipes de l’agence spatiale. Objectif : entraîner robots et astronautes à réaliser des missions sur la Lune... depuis la Terre.

Recréer les conditions d’une mission sur la Lune

«Les missions Apollo comprenaient deux à trois sorties maximum sur la Lune. Aujourd’hui, les projets d’exploration lunaires visent des durées de mission se comptant en semaines, voire en mois, comprenant la construction d’infrastructures sur place. Tout cela nécessite des systèmes plus robustes et de grande longévité», explique Juergen Schlutz, responsable du projet Luna à l’ESA.

Or c’est une chose de tester instruments, combinaisons et rovers sur Terre, une autre de les faire évoluer sur la Lune. En particulier, le sable lunaire – très volatile et fin – peut infiltrer et endommager les joints des éléments robotiques ou les combinaisons des astronautes.

Tous les indices

Les systèmes de communication du site allemand permettent, en sus, d’intégrer Luna au réseau des salles de contrôle communiquant avec la Station spatiale internationale (ISS). «Concrètement, le personnel à Houston peut communiquer avec un rover installé à Luna dans les mêmes conditions que durant une véritable mission spatiale», s’enthousiasme Daniel Neuenschwander, directeur des programmes d’exploration spatiale de l’ESA. Le système permet notamment d’effectuer les tests avec des délais de communication rallongés – qui peuvent atteindre quelques secondes depuis la Lune.

45 millions d’euros pour le site d'essai lunaire

Pour affûter robots et astronautes, le projet engouffre un budget total de 45 millions d’euros. Principal contributeur, le gouvernement fédéral allemand mobilise 25 millions d’euros. De son côté, l’institut aéronautique allemand (DLR) mobilise 13 millions d’euros et l’ESA, elle, apporte 7 millions d’euros. Démarrée en juin 2023, la construction du hangar, comprenant la dépose du sable, s’est terminée en douze mois.

Alors que les astronautes effectuent leur premier pas dans le bac, la poussière basaltique se soulève, voltigeant lentement devant les projecteurs éclairant la scène. Pour reproduire les grains lunaires, l’ESA utilise du sable volcanique dérivé du basalte. Exploitée principalement dans la région de Cologne par le spécialiste local RPBL, cette roche a été traitée pour simuler le régolithe. Sur la Lune, cette couche de débris rocheux et de poussière fine et volatile résulte de l’impact des météorites sur le satellite pendant des millions d’années.

Au total, le hangar a englouti près de 900 tonnes de l’ersatz de poussière lunaire. «Le sable sur la Lune étant volatile, nous avons dû opter pour une dépose lente. Ça nous a pris 9 semaines, 5 jours sur 7, pour verser l’ensemble de la poussière», s’amuse Juergen Schlutz.

L'ESA n'est pas seule dans la simulation lunaire

L’agence européenne n’est pourtant pas la seule à proposer ce service. La Nasa a déjà mis en activité deux bacs de sable simili lunaire dans son centre Ames Research Center, en Californie. Le site avait notamment servi au test de Viper, projet de rover finalement abandonné par la Nasa. Néanmoins, la dimension des deux bancs d’essai – 16m² et 76m² pour des profondeurs ne dépassant pas 50 centimètres – demeure bien inférieure à celle du nouvel arrivant européen.

Au Japon, une préfecture locale a également ouvert, à l'été 2023, un site naturel de 5000 m² de dunes de sable fin aux tests d’engins lunaires. Le fabricant de pneumatiques Bridgestone y a effectué des essais sur des pneus destinés à des rovers. «Mais ici, nous possédons, sous le même toit, la réplique géologique à grande échelle, les conditions de communications, une simulation de la gravité et de la luminosité lunaire», avance Daniel Neuenschwander.

La gravité lunaire attendra 2026

Le site allemand n’a toutefois pas atteint sa pleine maturité. La nouvelle fonctionnalité de simulation de l’éclairage de la Lune doit entrer en service, elle, courant 2025. Elle simulera, depuis un gigantesque écran en fond de salle, la lumière du soleil. Spécificité lunaire : le soleil est particulièrement bas au niveau des zones polaires, allongeant drastiquement les ombres du plus petit caillou. En attendant, le site se contente de simples projecteurs statiques.

Côté gravité, l’apesanteur lunaire – six fois inférieure à la gravité terrestre – doit, elle, débarquer dans la salle à partir de 2026. L’ESA planche actuellement sur un système de cordes, attachées aux combinaisons des astronautes, et manœuvrés par des véhicules fixés à un second plafond. «Nous avions d’abord envisagé un système de grues, mais nous avions un risque de collision du système si deux astronautes travaillaient ensemble», précise Juergen Schlutz. L’ESA développe le système de véhicules avec le spécialiste belge du spatial Space Applications Services.

Les fabricants de rovers particulièrement intéressés

Actuellement, l’agence attire surtout de jeunes pousses industrielles européennes développant des rovers dédiés au minage et à la collecte de ressources lunaires, comme le luxembourgeois Ispace. Car pour tester un rover, les industriels optent notamment pour les essais en extérieur, souvent très coûteux. «Les fabricants doivent transporter le rover sur le site, mais aussi installer et configurer les systèmes de communications sur place. Ils doivent également obtenir des autorisations des autorités, sans parler des risques météos, pointe Juergen Schlutz. Ici, cela devrait être moins coûteux pour eux, ils ont tout à leur disposition.»

Côté agences spatiales, la japonaise Jaxa et l’américaine Nasa auraient signalé leur intérêt pour des tests sur des opérations d’exploration humaines. «Mais elles attendent que nous fassions nos preuves avec des projets commerciaux et terminions la mise en service complète du site», pointe le responsable allemand de l’ESA. Le site n’est actuellement pas intégré à la préparation de la Nasa à la mission habitée d’exploration lunaire Artemis 3.