L'avenir sur la Lune : comment LunaNet et l'heure normale de la Lune façonneront l'économie lunaire

La Lune a longtemps fasciné l'humanité, inspirant d'innombrables mythes, histoires et enquêtes scientifiques. Notre compréhension de la Lune a changé de vitesse ces dernières années grâce à plusieurs missions spatiales qui ont exploré la géologie, la surface et les ressources minérales. L'idée de construire une économie lunaire existe depuis un certain temps déjà. Pour en faire une réalité, les scientifiques devront mettre en place une infrastructure de communication et de navigation avec une manière standardisée de déterminer le temps.

La NASA en est actuellement aux premiers stades du développement LunaNet , une initiative vitale pour créer un réseau Internet pour la Lune. Ce projet va au-delà de permettre aux astronautes de prendre des photos ; c'est un élément crucial de la Artémis programme. L'agence a l'intention de construire diverses infrastructures sur et autour de la Lune, comme un habitat humain , un nouveau station spatiale , et un service Web lunaire capable de maintenir la connectivité entre tous les éléments.

"LunaNet est un cadre de normes, de protocoles et d'exigences d'interface mutuellement convenus permettant aux futures missions lunaires de travailler ensemble, conceptuellement similaire à ce que nous avons fait sur Terre pour l'utilisation conjointe du GPS et de Galileo", explique Javier Ventura-Traveset, responsable de la navigation de l'ESA.

LunaNet : améliorer la connectivité et renforcer les missions sur la Lune

"Alors que la NASA établit une présence lunaire soutenue sur la Lune, la création d'une infrastructure robuste devient de plus en plus importante. L'architecture de communication et de navigation LunaNet est extensible et flexible », États DJ Israel, Exploration and Space Communications Projects Division Architect dans un document de conférence intitulé « LunaNet : a Flexible and Extensible Lunar Exploration Communications and Navigation Infrastructure ».

Il explique en outre comment LunaNet fournira trois types de services : mise en réseau, position, synchronisation et navigation, et utilisation scientifique. Les utilisateurs, humains et robotiques, bénéficieront d'une fonctionnalité de réseau similaire à celle expérimentée sur Terre.

L'ESA (Agence Spatiale Européenne) a ouvert un portail d'applications la semaine dernière, invitant des entreprises privées à l'aider dans son "Clair de lune" programme, visant à lancer trois ou quatre satellites qui seront "portés en orbite lunaire par un remorqueur spatial et déployés un par un, pour former une constellation de satellites lunaires". Les orbites de la constellation de satellites seront stratégiquement optimisées pour englober le pôle sud lunaire, qui a été désigné comme site d'atterrissage principal pour les futures missions Artemis de la NASA.

Qu'est-ce que l'initiative Moonlight de l'ESA ?

"Beaucoup des missions lunaires proposées nécessiteront des capacités de navigation et de télécommunication fiables. Construire ces capacités de manière indépendante serait inefficace et coûteux en raison de développements complexes et récurrents », annonce l'ESA sur le blog intitulé « Applications de l'économie lunaire ». lire .

Non seulement l'ESA, mais la NASA a également adopté des modèles public-privé pour fournir des services spatiaux, tels que livraison de fret et transport d'équipage à la Station spatiale internationale. Ces partenariats ont également été établis pour des projets futurs, y compris la livraison d'expériences scientifiques et astronautes à la surface lunaire.

La NASA a investi 1,2 milliard de dollars dans EspaceX développer une variante d'atterrissage humain de Vaisseau spatial pour faire atterrir des astronautes américains sur la Lune sous Artemis III », marquant le premier retour de l'humanité sur la surface lunaire en plus de 50 ans.

De l'investissement total dans l'espace au cours de la dernière décennie, qui s'élevait à 272 milliards de dollars , 99 % étaient destinés au développement de satellites et de leurs lanceurs pour l'orbite terrestre. Les marchés émergents des habitats spatiaux, de l'entretien des satellites et du marché lunaire naissant ont représenté 3,3 milliards de dollars de cet investissement.

L'agence spatiale américaine prévoit que le réseau lunaire s'étendra parallèlement à l'augmentation de l'activité sur et autour de la Lune. Il prévoit qu'avec l'établissement de la Lunar Gateway, sa station spatiale lunaire nouvellement prévue, la Lune aura besoin d'environ 210 mégabits par seconde et 4,6 téraoctets par jour, comme indiqué dans un présentation de l'agence l'année précédente. Alors que la NASA se prépare pour une mission humaine sur Mars vers 2035, elle prévoit que la Lune nécessitera jusqu'à 950 mégabits par seconde et 12 téraoctets par jour.

"En 2021, il y avait 13 atterrisseurs, orbiteurs et rovers sur et autour de la Lune", a déclaré Kelly Larson, PDG d'Aquarian Space. a dit dans la déclaration. "D'ici 2030, nous en aurons environ 200, créant une économie lunaire de plusieurs milliards de dollars."

La NASA élabore un plan pour améliorer ses services en lançant des satellites lunaires qui s'interconnecteront les uns aux autres et se reconnecteront éventuellement à l'infrastructure de communication sur Terre. Le vaisseau spatial relais sera particulièrement bénéfique pour les parties difficiles à atteindre de la Lune, telles que la face cachée et le pôle sud lunaire, que l'agence vise à explorer avec l'aide d'astronautes à l'avenir. En outre, l'agence a l'intention d'établir une gamme de stations au sol qui fonctionneront comme des tours cellulaires à la surface de la Lune. L'idée est de créer un système de communication lunaire qui fonctionne de manière similaire à un réseau Internet plutôt qu'à une ligne téléphonique.

Des entreprises privées, dont Aquarian Space et Nokia, contribuent au développement de l'infrastructure Internet lunaire. Espace Verseau des plans lancer ses premiers satellites de communication lunaire d'ici le deuxième trimestre 2025, tandis que Nokia collabore avec la NASA sur un réseau cellulaire 4G pour la Lune. Nokia a gagné un contrat de plus de 14 millions de dollars de la NASA et devrait livrer sa première station de base et son équipement radio via une fusée SpaceX l'année prochaine.

Une navigation précise dépend principalement d'un chronométrage précis car il est crucial de déterminer l'emplacement exact d'un récepteur de navigation . Le récepteur satnav mesure le temps nécessaire pour que plusieurs signaux satellites l'atteignent et convertit cette mesure de temps en une estimation de la distance.

Actuellement, chaque nouvelle expédition vers la Lune est menée sur la chronologie de la Terre, avec l'aide d'antennes spatiales lointaines pour s'assurer que les horloges du vaisseau spatial sont alignées sur le temps terrestre et pour permettre la communication entre le vaisseau spatial et la Terre. Cependant, cette approche ne sera pas viable dans le futur environnement lunaire.

Il ya plus de 250 missions lunaires prévus dans la décennie à venir. Ces missions se produiront non seulement simultanément sur ou autour de la Lune, mais elles interagiront également fréquemment les unes avec les autres. Cette interaction peut impliquer le relais des communications, la réalisation d'observations conjointes ou la réalisation d'opérations de rendez-vous.

Considérant cela, les agences spatiales ont entamé des discussions sur la façon de mesurer le temps sur la Lune. Ces discussions ont commencé par une réunion au centre technologique ESTEC de l'ESA aux Pays-Bas en novembre de l'année dernière.

"Au cours de cette réunion à l'ESTEC, nous avons convenu de l'importance et de l'urgence de définir un temps de référence lunaire commun, qui soit internationalement accepté et auquel tous les systèmes lunaires et utilisateurs puissent se référer. Un effort international conjoint est maintenant lancé pour y parvenir, ” a dit Pietro Giordano, ingénieur système de navigation de l'ESA.

"Le chronométrage et la distribution du temps sont essentiels pour les performances de navigation et pour maintenir la synchronisation entre plusieurs actifs. La connaissance du temps a un impact significatif sur la précision des observations. Les inexactitudes et les différences entre les sources utilisées dans l'horodatage des mesures entraînent des décalages par rapport à l'emplacement réel de l'orbite », indique le document de conférence.

Les observations couramment utilisées dans les technologies radio et optométriques comprennent la distance unidirectionnelle et bidirectionnelle et les mesures Doppler. Ces observations reposent fortement sur un horodatage précis, qui doit être référencé sur une échelle de temps normalisée telle que le temps atomique international (TAI).

L'établissement d'un temps lunaire universel présente un défi unique car les horloges sur Terre et sur la Lune fonctionnent à des vitesses différentes en raison des champs gravitationnels variables. En tant que telle, la forme que prendrait une heure lunaire officielle n'est pas claire. Une possibilité est que le temps lunaire soit basé sur un système d'horloge conçu pour se synchroniser avec le temps universel coordonné (UTC). Alternativement, le temps lunaire pourrait être entièrement indépendant du temps terrestre, ce qui entraînerait la création d'un système de temps unique spécialement conçu pour la Lune.

Selon L'estimation de Jeff Gramling , une horloge lunaire gagnerait environ 56 microsecondes ou millionièmes sur 24 heures. Le taux exact sera fonction de leur position sur la lune, cochant différemment sur la surface et l'orbite lunaires.

Outre les aspects techniques, la géopolitique jouera un rôle majeur dans la construction de l'économie lunaire. L'entité qui façonne l'infrastructure Internet sur la Lune exercera une influence significative, car elle aura le pouvoir d'établir des directives sur la manière dont les fournisseurs de réseau collaborent et attribuent des adresses Web lunaires.

Malgré les efforts des États-Unis pour aligner d'autres nations et agences spatiales sur ses Accords d'Artémis , un ensemble de principes internationaux visant à guider l'exploration et le développement de l'espace lunaire et extra-atmosphérique, rien ne garantit que toutes les parties en accepteront les termes. Notamment, la Russie et la Chine collaborent de leur côté initiatives lunaires .

Pour une collaboration efficace, la communauté internationale doit convenir d'un "cadre de référence sélénocentrique" partagé, similaire au cadre de référence terrestre international utilisé sur Terre, qui permet une mesure précise des distances précises entre les points à travers la Lune. Ces cadres de référence personnalisés sont des composants cruciaux des GNSS (Global Navigation Satellite Systems) modernes.

Une fois que les scientifiques sont capables de surmonter les défis, la construction depasserelle les stations seront ouvertes au séjour des astronautes et seront réapprovisionnées avec des lancements périodiques d'Artemis. De nombreuses missions sans équipage seront également en place - chaque mission Artemis à elle seule libérera de nombreuses lunaires CubeSats – et l'ESA déposera son Grand atterrisseur logistique européen Argonaut .