Faire atterrir un vaisseau spatial sur la Lune n’est pas une tâche facile, même pour la NASA. Au fil des milliards d’années depuis sa formation, la surface de la Lune a été réduite à un amas sableux de fragments minéraux connus sous le nom de régolithe lunaire, une fine particule qui peut endommager les caméras, les rovers et même les véhicules en orbite une fois agitée par le panache enflammé d’un fusée descendante.
Alors qu’elle se lançait dans la campagne Artemis visant à établir une base lunaire permanente, la NASA a externalisé la conception de solutions pour lutter contre le régolithe lunaire, demandant aux étudiants de tout le pays de partager leurs meilleures idées dans le cadre du Human Lander Challenge. Un groupe de diplômés en génie mécanique du College of New Jersey a répondu à l’appel.
Grâce à leur conception simple, connue sous le nom de TCNJ Adaptable Regolith Retention Platform ou TARRP, l’équipe de cinq membres a été sélectionnée comme l’un des 12 finalistes, aux côtés de grandes écoles d’ingénieurs, notamment l’Université du Michigan, la Colorado School of Mines, la Texas A&M University et Université aéronautique Embry-Riddle. En juin, les membres de l’équipe se rendront au Marshall Space Flight Center à Huntsville, en Alabama, pour présenter les résultats de leurs recherches et de leur conception à un panel d’experts de la NASA et de l’industrie dans le but de remporter l’une des trois premières places du concours et de partager une bourse de 18 000 $.
“La leçon que nous avons apprise en tant que groupe est de ne pas sous-estimer votre potentiel”, a déclaré le conseiller de l’équipe, Mohammed Alabsiprofesseur adjoint d’ingénierie.
Alors que nombre de leurs concurrents pourraient mener leurs travaux avec des ressources abondantes dans des laboratoires avancés, l’équipe TCNJ, composée de co-responsables Christian Katsikis et Aidan Wieheaux côtés de John Hardie, Harry Brieret Matt Walsh – devaient tirer le meilleur parti de ce dont ils disposaient. Avec un budget d’environ 7 000 $, dont environ 5 000 $ du collège et 2 000 $ du New Jersey Space Grant Consortium, ils ont opté pour une conception apparemment basique qui a néanmoins impressionné les évaluateurs de la NASA.
Le TARRP est une plate-forme résistante à la chaleur en composite de carbone solide capable d’absorber et de dévier le panache d’une fusée, qui peut atteindre jusqu’à 3 000 degrés Kelvin afin qu’aucun régolithe lunaire ne soit perturbé. Pour le tester, l’équipe a construit une chambre à vide en acrylique à remplir de régolithe simulant afin d’évaluer ce qui se passerait lorsqu’une fusée à l’intérieur de la chambre serait allumée et obstruée par le TARRP.
L’approche la plus simple pour relever le défi était d’éviter toute interaction entre le panache et la surface, a déclaré Wiehe. Plutôt que de tenter de concevoir une solution à long terme, le TARRP est conçu comme une aire d’atterrissage temporaire pour la NASA, « au lieu de quelque chose qui nécessite plus d’infrastructures », a-t-il déclaré, rendant la proposition plus facile à développer et à activer que de nombreuses autres idées.
“Il était plus logique pour nous, compte tenu de nos ressources, de faire quelque chose de mécanique et relativement simple”, a déclaré Katsikis, ajoutant que travailler avec des ressources limitées était une force plutôt qu’une faiblesse, car cela encourageait la créativité. L’équipe a fait appel à sa formation en conception mécanique, en fluides thermiques et en cinématique au cours de mois de recherche et d’itérations au cours des semestres d’automne et de printemps.
“Même si la conception peut sembler simpliste, elle remplit son objectif”, a déclaré Alabsi. « Nous n’avons pas besoin de trop compliquer les choses. Les ingénieurs sont censés rendre les choses plus faciles.
L’équipe TARRP a encore plusieurs semaines pour tester sa conception avant de soumettre un document technique à la NASA en juin, suivi d’une présentation de 25 minutes et de 20 minutes de questions en Alabama le 26 juin, après quoi les gagnants seront annoncés. Leur engin pèse plus de 200 livres, il ne fera donc pas le voyage avec eux, mais une réplique imprimée en 3D accompagnera probablement leur voyage.
Un récent jour de printemps, les étudiants ont allumé leur fusée AeroTech G80 sur le trottoir à l’extérieur du Forcina Hall pour déterminer comment localiser la fusée depuis la base de la chambre à vide lors de futurs tests et analyses. Son panache de 16 pouces a dépassé leurs attentes – une indication à petite échelle du défi auquel la NASA est confrontée. “Cela n’a duré que quelques secondes, mais c’était très bruyant”, a déclaré Wiehe à propos de l’allumage.
Même si leur proposition a été sélectionnée comme finaliste, les étudiants ont encore beaucoup de travail à faire. Le projet a nécessité des recherches et un développement de compétences continus et n’approche que maintenant de la phase de démonstration qui permettra d’effectuer des calculs et des estimations finaux à partager avec la NASA. Mais ils ont déjà montré que leur travail peut résister à celui de certains des étudiants les plus brillants et des institutions les plus respectées du pays.
—Ben Sceau
