Nous avons besoin d’un institut des ressources spatiales

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Il y a cinquante ans de cela, en juillet, Apollo 11 a lancé la première mission avec un équipage à la surface de la lune. Aujourd’hui, les États-Unis sont sur le point de reconquérir l’espace: ramener les astronautes sur la Lune, d’abord sur une station spatiale en orbite, puis sur le retour à la surface.

Un institut des ressources deviendra essentiel

Entre autres objectifs, la NASA, ses partenaires internationaux et ses sociétés commerciales cherchent à trouver et à exploiter l’eau lunaire, élément de base de l’hydrogène et de l’oxygène. L’eau, ou la glace, située sur un corps céleste comme la lune ou un astéroïde, est un type de ressource spatiale. Au cours des 20 dernières années, l’exploration de l’espace lointain a permis d’identifier des dépôts d’eau potentiels sur la Lune, sur Mars, dans la ceinture d’astéroïdes et même sur les lunes en orbite autour de Jupiter et de Saturne.

En utilisant la technologie d’utilisation des ressources in situ (ISRU), ces gisements pourraient être convertis en hydrogène ou en oxygène, ce qui permettrait de ravitailler en carburant et d’approvisionner de futures missions spatiales. À long terme, ces ressources spatiales peuvent également réduire le coût des missions d’exploration non préparées dans des espaces lointains tels que la ceinture d’astéroïdes, les planètes géantes et la ceinture de Kuiper.

Les intérêts commerciaux s’intéressent également à l’exploitation des ressources spatiales. Si l’eau peut fournir des services de ravitaillement en carburant (relativement) peu coûteux dans l’espace, elle pourrait catalyser la croissance de l’industrie spatiale commerciale. À titre d’exemple, il existe déjà un intérêt pour l’exploitation d’astéroïdes, à la recherche de platine ou d’autres métaux précieux.

L’industrie spatiale mondiale devrait représenter plus de 400 milliards de dollars en 2018. En 2030, elle pourrait doubler de taille en raison des nouvelles technologies et de l’innovation commerciale, y compris les ressources spatiales. Les États-Unis sont bien placés pour capter une part importante de cette croissance, mais cela n’est pas assuré. Un accent supplémentaire sur la recherche scientifique est nécessaire.

Mais ce ne sont pas seulement les États-Unis qui cherchent à conquérir l’espace. Du côté des ressources, le Luxembourg, Bruxelles et les Émirats arabes unis préparent le terrain pour leurs propres aspirations.

Plusieurs partenaires internationaux

Un outil important pour le futur institut serait la plateforme-passerelle orbitale lunaire de la NASA, une station de l’espace lointain en orbite autour de la lune. Au début de 2019, le Canada est devenu le premier pays à se joindre officiellement au projet mené par les États-Unis. Les autres partenaires de la NASA participant à la Station spatiale internationale, notamment l’Agence spatiale européenne, la JAXA et Roscosmos, ont tous manifesté leur intérêt à participer au projet.

La passerelle servirait de base à la science lunaire, en soutenant l’exploration lunaire en équipage et non préparée par le gouvernement et les partenaires commerciaux. Il fournirait également un laboratoire unique pour étudier la santé humaine et d’autres sujets dans l’environnement hostile de l’espace lointain, en s’appuyant sur le succès de la Station spatiale internationale en orbite terrestre.

Le rôle des acteurs du secteur privé et l’innovation commerciale jouent un rôle clé dans la nouvelle compétitivité de l’espace aux États-Unis. En 2011, les États-Unis ne détenaient qu’une fraction du marché mondial des lanceurs spatiaux commerciaux. À la suite du retrait de la navette spatiale en 2011, les États-Unis ont perdu leurs capacités de lancement de vol humain. En réponse, les contrats et l’assistance de la NASA ont développé des capacités de lancement commercial.

En 2017, les entreprises américaines avaient fourni près des deux tiers de tous les lancements commerciaux dans le monde . L’année prochaine, SpaceX et Boeing devraient envoyer des astronautes à la Station spatiale internationale pour la première fois. Plus récemment, des options de transport privé ont été envisagées pour les prochaines missions lunaires.

En 2015, le Congrès a adopté la loi sur la compétitivité du lancement des espaces commerciaux, qui confère une plus grande sécurité juridique aux droits de propriété des sociétés commerciales américaines exploitantes des ressources spatiales. À la fin de 2018, un consortium de la NASA, de parties prenantes du monde universitaire et du secteur privé a publié l’ architecture commerciale du propulseur lunaire.

Cette étude a établi la faisabilité technologique et économique d’extraire de l’eau sur la lune et de la transformer en carburant. À court terme, cette étude a révélé que le ravitaillement en carburant à partir de ressources lunaires pourrait générer plus de 2 milliards de dollars de revenus par an. En mars 2019, la NASA a annoncé qu’elle détalonnait des échantillons de roche lunaire des missions Apollo d’origine qui avaient été stockés pour permettre une analyse plus avancée ultérieurement.

La NASA organise ou finance des activités dans plus de 60 instituts 

Les instituts de recherche existants de la NASA jouent un rôle central dans la réalisation des objectifs de l’agence en sciences fondamentales et appliquées liées à l’exploration spatiale. Au total, la NASA organise ou finance des activités dans plus de 60 instituts à travers le pays. La structure de ces instituts varie et comprend des entités fédérales, des Universités, des entrepreneurs privés et des collaborations intersectorielles.

Les spécialités et les missions scientifiques de chaque institut varient; Les capacités de recherche notables comprennent des domaines clés tels que les exoplanètes, l’astrobiologie, la fabrication avancée et la recherche biomédicale. La NASA a récemment commencé à financer des instituts de recherche dirigés par des universités, des instituts de recherche sur les technologies spatiales, afin de développer des technologies spécialisées pour l’exploration de l’espace lointain. Les deux premiers, axés sur l’ingénierie biologique et les matériaux composites ultra-longs, peuvent à la fois améliorer les capacités spatiales et développer de nouvelles technologies pouvant être utilisées sur Terre.

Un institut des ressources spatiales jouerait un rôle similaire, bien qu’il se concentre sur un besoin de mission spécifique, par opposition à une science appliquée spécifique. Les ressources spatiales sont intrinsèquement interdisciplinaires. Plusieurs nouveaux systèmes doivent intégrer les technologies de l’industrie spatiale afin de développer avec succès des ressources en eau ou en minéraux dans l’espace.

Les missions liées aux ressources spatiales ont des exigences techniques avancées en matière de vide, de microgravité, de variations extrêmes de température, de radiations et d’autres dangers dans les espaces lointains. Parmi les autres défis à relever figurent les études et la caractérisation des ressources, l’économie des ressources spatiales et les technologies de traitements et de fabrication.

Un institut servirait de passerelle entre la NASA et le secteur commercial

Pour mener une mission sur Mars dans les années 2030 en s’appuyant sur les technologies ISRU, la NASA doit rapidement encourager leur innovation et leur adoption. Un institut servirait de passerelle entre la NASA et le secteur commercial en expansion. Comme l’ont démontré des fournisseurs de lancement tels que United Launch Alliance, SpaceX, Blue Origins, Virgin Galactic et d’autres, les sociétés commerciales peuvent stimuler le développement technologique et réduire les coûts.

La recherche, le développement et la démonstration dans le secteur privé améliorent les capacités des missions scientifiques. En ce qui concerne les technologies permettant de prospecter, d’extraire et de traiter les ressources de l’espace, la collaboration public-privé, encouragera un cycle de retour d’informations essentielles à de nombreux niveaux.

Pour la compétitivité économique nationale

Un institut des ressources spatiales pourrait également s’avérer essentiel pour la compétitivité économique nationale. Lorsque les États-Unis se sont rendus sur la Lune pour la première fois, seuls les États-Unis et l’ancienne Union soviétique avaient la capacité de lancer des missions lunaires. Aujourd’hui, de nombreux pays de l’espace ont lancé ou envisagent de lancer de telles missions. Notamment, la mission lunaire Beresheet Lander d’Israël a été lancée sur une fusée de SpaceX en provenance de la Floride.

À propos des auteurs

Alex Gilbert est un consultant indépendant spécialisé dans la gouvernance énergétique et économique. Il est actuellement chercheur non résident à l’Institut Payne des politiques publiques de la Colorado School of Mines, où il travaille sur des questions de politiques liées aux ressources spatiales et aux technologies de l’énergie spatiale.

Morgan D. Bazilian est professeur de politique publique et directeur exécutif du Payne Institute de la Colorado School of Mines. Il est membre affilié du corps professoral du programme Mines ‘Space Resources, qui vient tout juste d’offrir un premier doctorat en ressources spatiales.

Source : Scientific American
Crédit photo sur Unsplash :  Alexandre Godreau

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