Projet de base lunaire (simulation). (Illustration : @Corona Borealis)

Ça y est, ils sont partis! Le Canadien Jeremy Hansen et ses trois coéquipiers de la mission Artemis II viennent de quitter la Terre à bord d’Orion. Avec eux, l'humanité reprend le chemin de la Lune pour la première fois depuis Apollo. Mais pour y établir une présence durable d'ici 2030, un problème de taille doit être résolu : comment alimenter en énergie les modules d’habitation et les systèmes de survie installés sur un astre sans réseau, sans câbles, où les températures descendent jusqu’à -200 °C? Gunes Karabulut Kurt, professeure en génie électrique et titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les nouvelles frontières en matière de communications spatiales à Polytechnique Montréal, nous donne son éclairage sur cet enjeu. 

Artemis II est une mission historique. Sur le plan de l'énergie, est-ce que ce vol pose des défis nouveaux? 

Artemis II en elle-même ne représente pas un grand défi de transmission énergétique. Alimenter un vaisseau spatial, on sait faire depuis des décennies. Mais ce vol marque le début de quelque chose de beaucoup plus ambitieux. Les vraies questions énergétiques vont se poser pour les missions suivantes, notamment pour alimenter Gateway, la future station spatiale en orbite lunaire, et, plus tard, pour permettre aux humains de vivre et de travailler directement sur la surface de la Lune. C'est là où tout devient fascinant et franchement plus complexe! 

La professeure Gunes Karabulut Kurt.

Artemis III visera le pôle Sud lunaire, pas l'équateur comme Apollo. Est-ce que ça change quelque chose? 

Oui, énormément. Le pôle Sud lunaire, c'est un environnement extrême : certaines zones sont plongées dans l'ombre permanente, et les températures peuvent descendre à -200 degrés Celsius. De quoi faire geler les circuits électroniques. Il faut donc de l'énergie non seulement pour se déplacer et communiquer, mais aussi pour chauffer les équipements tels que les astromobiles. Et idéalement, on veut récupérer l'énergie dissipée. C'est un système à penser dans sa globalité, pas seulement comme une source d'alimentation. 

Impossible de câbler la Lune. Quelles sont alors les solutions pour transmettre de l'énergie sans fil?

C'est exactement ce sur quoi nous travaillons. Avec le professeur Sébastien Loranger, du Département de génie électrique de Polytechnique Montréal, et la jeune entreprise VoltaSpace Technologies, nous développons un système multifonctionnel capable de transmettre à la fois de l'énergie et de l'information par laser. Nous combinons cette approche à des liaisons radiofréquences pour maximiser la robustesse du système. Pour valider le concept, nous allons prochainement le tester dans une mine, un environnement qui reproduit certaines contraintes du milieu lunaire. Ce qui reste à affiner, c'est la modélisation : on manque encore de données précises sur l'environnement lunaire, notamment sur le comportement des poussières et du régolithe, qui peuvent perturber la transmission. Artemis II devrait nous apporter des données précieuses à ce sujet. 

 

Principe de la transmission d'énergie par laser : un émetteur installé en hauteur, soit sur la Lune, soit en orbite, projette un faisceau lumineux (en rouge) vers un panneau solaire monté sur un astromobile. La distance (D) et l'angle d'inclinaison du panneau (θ) sont des paramètres clés pour maximiser l'énergie reçue. (Illustration : Chaire de recherche du Canada sur les nouvelles frontières en matière de communications spatiales)

Le public se demande parfois s’il est pertinent d’investir autant dans l'espace quand il y a tant de problèmes à régler sur Terre. Quel est votre point de vue? 

Je comprends la question, et je la prends au sérieux. Mais je pense que l'exploration spatiale représente une nouvelle phase de développement pour l'humanité. Observer l'univers de plus près nous permettra de mieux comprendre notre propre planète. Et à plus long terme, la capacité de se déplacer d'un astre à l'autre n'est pas juste un rêve : c'est une nécessité pour notre continuité de l'espèce. Sans compter que les technologies développées pour la Lune ont aussi des applications ici, sur Terre. La transmission d'énergie sans fil peut, par exemple, changer la donne dans des régions éloignées ou difficiles d'accès. Ce qu'on apprend là-haut sert aussi ici-bas. 

Trois satellites en orbite basse lunaire (Sat16, Sat17, Sat18) se relaient pour transmettre de l'énergie en continu vers un panneau récepteur installé au pôle Sud de la Lune (LSP). Le chevauchement de leurs trajectoires garantit qu'au moins un satellite est toujours en vue du point de réception. (Illustration : Chaire de recherche du Canada sur les nouvelles frontières en matière de communications spatiales)
 

Quand vous avez lancé votre chaire sur ce sujet, doutiez-vous d'être trop avant-gardiste? 

En 2023, ma demande de chaire sur les nouvelles frontières des communications spatiales pouvait sembler inspirée de la science-fiction! Atypique, c'est le mot qui la décrivait. Mais la chaire a bel et bien été fondée. VoltaSpace s'est jointe à nos travaux en 2024 et d'autres entreprises s'y intéressent maintenant. Je suis tellement contente que cette vision commence à être partagée. Il y a bien une nuance entre ce qui est totalement avant-gardiste et ce qui est complètement fou!