Si vous avez déjà traversé un nuage de poussière qui a temporairement obscurci votre vue, félicitations : vous avez désormais une compréhension partielle d'un problème auquel les atterrisseurs Artemis de la NASA seront confrontés lorsqu'ils se poseront sur la Lune. Daniel Stubbs, ingénieur aérospatial au sein de l'équipe Plume and Aero Environments au Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama, passe ses journées à étudier comment les gaz d'échappement des fusées interagissent avec le régolithe lunaire - car rien ne gâche un atterrissage lunaire historique comme de ne pas voir le sol.

Stubbs, originaire de Trussville, en Alabama, qui a obtenu une licence, un master et un doctorat en génie aérospatial à l'Université d'Auburn, a décidé tôt dans sa carrière universitaire qu'il voulait travailler pour la NASA, bien que la voie n'ait pas été immédiatement claire. En école doctorale, il a eu l'occasion de travailler sur la modélisation de l'interaction panache-surface dans le cadre d'une subvention NASA Early Stage Innovations. Aujourd'hui, il poursuit ce travail - prouvant que parfois, les projets de doctorat finissent par payer.

Les missions Apollo de la NASA ont révélé que le régolithe lunaire - essentiellement des particules abrasives et tranchantes comme des rasoirs, formées par des météorites qui broient la surface de la Lune depuis des millénaires - est une menace pour les astronautes, les vaisseaux spatiaux, les combinaisons spatiales et tout ce qui s'en approche. Les futurs explorateurs lunaires seront confrontés au même problème, en pire : les nouveaux atterrisseurs sont plus grands, plus lourds et ont plus de moteurs de fusée que le module lunaire Apollo. Et contrairement à ces atterrisseurs Apollo, qui laissaient leurs étages de descente derrière eux, ces nouveaux décolleront directement de la surface en utilisant les mêmes moteurs et propulseurs. Prédire avec précision comment les panaches des fusées interagissent avec le régolithe est essentiel pour garantir que le matériel de l'atterrisseur survive et puisse effectivement décoller pour rejoindre Orion et ramener les astronautes à la maison.

"La poussière et le panache de régolithe peuvent rendre difficile pour les instruments des atterrisseurs de voir la surface de la Lune," a déclaré Stubbs. "Si ces instruments ne rapportent pas des lectures correctes aux ordinateurs de guidage, cela pourrait affecter un atterrissage lunaire." De plus, lorsqu'un atterrisseur décolle, le régolithe projeté pourrait endommager les instruments scientifiques ou d'autres actifs déployés à la surface - car rien ne dit "un grand pas pour l'humanité" comme sabler accidentellement son propre équipement.

Le programme Human Landing System de la NASA mène une étude au sol des panaches d'échappement des moteurs de fusée et de la poussière lunaire dans la chambre de simulation spatiale de 60 pieds du Langley Research Center de la NASA à Hampton, en Virginie. Les tests reproduiront les conditions que les atterrisseurs lunaires pourraient rencontrer - et créer - lors de l'atterrissage sur la Lune. La recherche aidera les ingénieurs à comprendre les forces aérodynamiques pendant la descente et l'ascension, le chauffage à la base de l'atterrisseur, et le potentiel de basculement d'un grand atterrisseur lunaire dû à la formation de cratères ou à l'instabilité de la surface.

Quand la poussière retombera - littéralement - et que la NASA posera des astronautes américains sur la Lune en 2028, Stubbs pourra réfléchir à son travail de modélisation des panaches qu'il a contribué à prédire. Grâce au programme Artemis, la NASA vise à envoyer des astronautes explorer la Lune pour la découverte scientifique, les avantages économiques, et pour construire la base des missions habitées vers Mars - pour le bénéfice de tous, et avec, espérons-le, moins d'incidents liés à la poussière.