Schéma de la figure 1 de l’étude montrant la transmission et le récepteur d’énergie sans fil sur la face cachée de la Lune avec trois satellites (SPS-1, SPS-2 et SPS-3) sur une orbite de halo au point de Lagrange Terre-Lune 2. Crédit : Donmez & Kurt (2024)
Comment les futures explorations lunaires pourront-elles communiquer depuis la face cachée de la Lune, même si elles ne sont jamais alignées avec la Terre ? C’est ce qu’espère aborder une récente étude soumise à l’IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems alors que deux chercheurs de Polytechnique Montréal étudient le potentiel d’une méthode de transmission d’énergie sans fil (WPT) composée d’un à trois satellites situés sur Terre. -lune Lagrange Point 2 (EMLP-2) et un récepteur à énergie solaire sur la face cachée de la Lune.
Cette étude, disponible sur le serveur de préimpression arXiv, a le potentiel d’aider les scientifiques et les futurs astronautes lunaires à maintenir une communication constante entre la Terre et la Lune puisque la face cachée de la Lune est toujours tournée vers la Terre et que la rotation de la Lune est presque entièrement synchronisée. avec son orbite autour de la Terre.
Ici, Universe Today discute de cette recherche avec le Dr Gunes Karabulut Kurt, professeur agrégé à l’IEEE Polytechnique Montréal et co-auteur de l’étude, concernant la motivation derrière l’étude, les résultats significatifs, les recherches de suivi et les implications pour le WPT. Alors, quelle était la motivation derrière cette étude ?
“Cette recherche est motivée par l’objectif de surmonter les défis logistiques et techniques associés à l’utilisation de câbles traditionnels sur la surface de la Lune”, explique le Dr Kurt à Universe Today. “La pose de câbles sur la surface rugueuse et poussiéreuse de la Lune entraînerait des problèmes permanents de maintenance et d’usure, car la poussière lunaire est très abrasive. D’autre part, le transport de grandes quantités de câbles vers la Lune nécessite une quantité importante de carburant, ce qui ajoute considérablement à les frais de la mission.”
Pour l’étude, les chercheurs ont utilisé une myriade de calculs et de modèles informatiques pour déterminer si un, deux ou trois satellites sont suffisants sur une orbite de halo EMLP-2 pour maintenir à la fois une couverture constante de la face cachée de la Lune (LFS) et de la ligne de mire. avec la Terre. Pour le contexte, EMLP-2 est situé sur la face cachée de la Lune, l’orbite du halo étant perpendiculaire ou latérale à l’orbite de la Lune. Les calculs impliqués dans l’étude comprenaient les distances entre chaque satellite, les angles d’antenne entre les satellites et le récepteur de surface, la quantité de couverture de surface du LFS et la quantité de puissance transmise entre les satellites et les antennes de surface du LFS. Alors, quels ont été les résultats les plus significatifs de cette étude ?
Le Dr Kurt explique à Universe Today que leurs modèles ont conclu que trois satellites sur une orbite de halo EMLP-2 et fonctionnant à égale distance les uns des autres pourraient “permettre un rayonnement continu de puissance vers une antenne optique de réception n’importe où sur la face cachée de la Lune” tout en maintenant 100 pour cent LFS. couverture et ligne de vue avec la Terre. “Mis à part le système à trois satellites qui fournit une couverture complète continue du LFS, même une configuration à deux satellites offre une couverture complète pendant 88,60 % d’un cycle complet autour de l’orbite du halo EMLP-2”, ajoute le Dr Kurt.
Concernant les recherches de suivi, le Dr Kurt déclare à Universe Today : « Nos futures études se concentreront sur des modèles de récolte et de transmission plus complexes pour se rapprocher de la réalité. D’autre part, une approche qui prend en compte la nature irrégulière de la poussière lunaire et la variation de sa densité due à des facteurs environnementaux tels que l’angle subsolaire et autres. À l’avenir, si la recherche dans ce domaine se poursuit, explorez cela expérimentalement avec des simulants de poussière lunaire et des lasers.
Cette étude intervient alors que la NASA s’apprête à envoyer des astronautes sur la Lune pour la première fois depuis 1972 avec le programme Artemis, dont l’objectif sera de faire atterrir la première femme et personne de couleur sur la surface lunaire. Avec le succès de la mission Artemis 1 en novembre 2022, qui consistait en une capsule Orion sans équipage en orbite autour de la Lune, la NASA vise actuellement septembre 2025 pour sa mission Artemis 2, qui devrait être une mission de 10 jours avec 4 personnes utilisant la capsule Orion pour un survol lunaire, dont le but sera de procéder à une vérification complète des systèmes de la capsule Orion. Par conséquent, quelles implications cette étude peut-elle avoir pour les prochaines missions Artemis ou pour toute future exploration humaine de la Lune ?
“Ces découvertes ont des implications pour la conception de systèmes de transmission d’énergie sur la Lune”, explique le Dr Kurt à Universe Today. “Une meilleure compréhension des perturbateurs de la transmission sans fil tels que la poussière lunaire peut conduire au développement de systèmes plus efficaces et plus fiables pour alimenter les missions et les infrastructures lunaires, y compris celles liées au programme Artemis et aux futurs efforts d’exploration humaine.”
En cas de succès, Artemis 2 sera suivi d’Artemis 3 en septembre 2026, qui sera également composé d’un équipage de 4 personnes avec deux membres d’équipage atterrissant sur la surface lunaire et d’une durée de mission approximative de 30 jours. Viennent ensuite Artemis 4, Artemis 5 et Artemis 6, qui sont actuellement prévues respectivement pour septembre 2028, septembre 2029 et septembre 2030, chaque mission augmentant à la fois le nombre d’astronautes atterrissant sur la surface lunaire et le nombre prévu d’astronautes atterrissant sur la surface lunaire. livraisons également de modules d’habitat lunaire et de rovers lunaires.
“De plus, la mission Artemis cible le pôle sud lunaire pour ses sites d’atterrissage”, a déclaré le Dr Kurt à Universe Today. “Cette région présente un intérêt particulier en raison de la présence de pics de lumière éternelle (PEL), qui reçoivent une lumière solaire presque continue, et de régions d’ombre permanente (PSR), qui sont des sites potentiels pour des ressources telles que la glace d’eau. Ces conditions contrastées sont idéales pour l’application de la transmission d’énergie sans fil (technologie de faisceau laser), qui pourrait fournir une alimentation continue dans les zones ombragées en transmettant l’énergie sans fil depuis les régions éclairées.
La raison pour laquelle ces PSR existent est due à la faible obliquité de la lune, ou inclinaison axiale, qui, selon l’étude, est de 6,68 degrés. Pour rappel, l’obliquité de la Terre est de 23,44 degrés. Cela signifie qu’il existe des zones, et en particulier des cratères, aux pôles nord et sud de la lune qui ne reçoivent aucune lumière solaire, d’où le nom de « régions constamment ombragées ». Comme l’a noté le Dr Kurt, ces PSR pourraient abriter des dépôts de glace d’eau au sein de ces cratères profonds et sombres que les astronautes pourraient utiliser pour l’eau, le carburant et d’autres besoins.
Les missions Artemis prévoient de livrer non seulement des astronautes sur la surface lunaire, mais également un habitat et des rovers lunaires dans le but d’établir une présence humaine permanente sur la Lune. Cela offrira des opportunités de démonstration de nouvelles technologies spatiales pouvant être utilisées à la fois pour l’exploration lunaire et les futures missions humaines vers Mars, qui font partie de l’architecture Lune vers Mars de la NASA.
“Les missions actuelles prévoient de réutiliser une technologie éprouvée sur Terre”, a déclaré le Dr Kurt à Universe Today. “Cet état d’esprit peut saper l’approche de conception du ciel bleu, où les chercheurs sont encouragés à penser librement, à explorer des idées créatives et à repousser les limites de ce qui est possible sans être limités par des contraintes telles que les exigences spécifiques du projet ou la compatibilité ascendante. Dans notre travail, nous visons d’inclure des aspects de multifonctionnalité, qui ne sont pas une nécessité pour les applications terrestres mais pourraient s’avérer essentiels pour les futures missions spatiales.
Plus d’information:
Baris Donmez et al., Transmission de puissance continue vers la face cachée de la Lune depuis l’orbite Halo EMLP-2, arXiv (2024). DOI : 10.48550/fichier.2402.16320
Informations sur la revue :
arXiv
Fourni par Universe Today
Citation: La transmission d’énergie sans fil pourrait permettre l’exploration de la face cachée de la Lune (11 avril 2024) récupéré le 11 avril 2024 sur https://phys.org/news/2024-04-wireless-power-transmission-enable-exploration.html
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