Publié le 11 janvier 2022, modifié le 11 janvier 2022.
Par La Rédaction

Un réseau cellulaire au pôle sud lunaire, est-ce vraiment utile ?

Publié le 11 janvier 2022, modifié le 11 janvier 2022.
Par La Rédaction

En 2021, le monde a appris l'emplacement du premier réseau cellulaire extraterrestre LTE (4G) sur la Lune ! et notamment qu'un acteur Européen, Nokia a été sélectionné par la NASA pour le construire sur la Lune.

Ce sont les innovations pionnières de Nokia Bell Labs qui vont être utilisées pour créer et déployer la première solution LTE de bout en bout ultra-compacte, à faible consommation d’énergie dans l’espace sur la surface lunaire à la fin de 2022. Nokia Bell Labs s’associe à Intuitive Machines pour le livrer à la surface lunaire. En 1962, Bell Labs et la NASA avaient mis déjà en orbite Telstar 1, le premier satellite de communication capable de relayer les signaux de télévision entre l’Europe et l’Amérique du Nord.

Le réseau se configurera automatiquement lors du déploiement et établira le premier système de communication LTE sur la Lune. Le réseau fournira des capacités de communication essentielles pour de nombreuses applications de transmission de données, notamment des fonctions vitales de commande et de contrôle, le contrôle à distance des rovers lunaires, la navigation en temps réel et la diffusion en continu de vidéo haute définition. Ces applications de communication sont toutes vitales pour la présence humaine à long terme sur la surface lunaire.

Même si on n’adhère pas à une présence humaine avec en plus une activité accrue sur cet astre qui n’a besoin de personne pour avoir son utilité dans le bon fonctionnement de la Terre. Il est bien de connaitre les défis d’une telle mission ! N’oublions pas aussi qu’il s’agit d’une technologie commerciale déjà déployée sur la Terre mais chaque aspect de celle-ci: puissance, poids, taille, efficacité opérationnelle et fiabilité à été soigneusement modifiés pour cette mission lunaire. En créant un réseau pour l’environnement de la Lune le plus extrême imaginable, on imagine ce que peuvent faire les hommes avec les réseaux liés à la Terre. En construisant un réseau de communication pour la Lune, ils construisent de meilleurs réseaux pour la Terre, en tout cas on l’espère…

Le soleil

Commençons d’abord, non pas par la Lune, mais par le Soleil, dont la position relative sera déterminante pour cette mission. La Lune tourne beaucoup plus lentement que la Terre, donc un jour lunaire équivaut généralement à 29 jours sur Terre . Cela signifie que les zones équatoriales de la Lune voient constamment le Soleil pendant environ 14 jours consécutifs, qui sont ensuite suivis de 14 jours de nuit. Au pôle sud lunaire, cependant, les conditions d’éclairage varient en fonction de la période de l’année, la mission est donc programmée pour maximiser notre exposition au soleil. Le site d’atterrissage sera entièrement ensoleillé pendant toute la durée de la mission. C’est une bonne nouvelle ils ont besoin du Soleil pour alimenter les panneaux solaires qui alimentent le réseau, que ferions nous sans le soleil ? Alors que le Soleil sera au-dessus, il ne sera pas directement au-dessus. Comme Shackleton est au pôle sud lunaire, le Soleil est toujours juste au-dessus de l’horizon, ce qui aura un impact important sur le fonctionnement de la mission. Le rover Lunar Outpost devra faire face à son panneau solaire vers le Soleil pour charger ses batteries, qui alimenteront à terme l’équipement LTE embarqué. Ils doivent également adapter la conception thermique de leur matériel pour maintenir leur équipement dans ses limites de température de fonctionnement dans cet environnement.

Le logiciel du réseau lunaire sera hautement intégré dans moins de cartes électroniques partageant des ressources, ce qui se traduira globalement par une consommation d’énergie moindre. Des mécanismes intelligents tels que LTE Smart Scheduler réduiront également la consommation d’énergie globale. Bien que les réseaux soient généralement compatibles avec de nombreuses sources d’alimentation, la source d’alimentation (par exemple, éolienne, solaire, électrique, batterie) peut ne pas fournir suffisamment d’énergie en permanence. Les innovations visant à réduire la consommation électrique du réseau profiteront directement à ces situations sur Terre.

Le terrain

Le terrain autour du cratère Shackleton présente aussi des défis physiques. La propagation radio LTE dépend fortement des propriétés du terrain. La hauteur des antennes et l’ombrage sont des facteurs critiques pour déterminer si nous pouvons maintenir une connexion à haut débit entre la station de base et le rover. Pour tenir compte de ces facteurs, nous avons fait des simulations approfondiesutilisant des cartes numériques du terrain de la Lune et développé un modèle de propagation pour évaluer la « qualité » radio LTE sur notre site d’alunissage. Nous utilisons ces données pour planifier soigneusement les itinéraires de notre rover. Nous devons rester au soleil, non seulement pour éviter de pénétrer dans un cratère, mais aussi pour minimiser le risque de perte de connectivité.

La température

Sans réelle atmosphère, la température lunaire monte pendant la journée à 100°C pour retomber à -200°C la nuit. Bien que la mission n’est pas confrontés au froid glacial de la nuit lunaire, ils doivent faire face tout de même faire face au différentiel de température entre la lumière directe du soleil et l’ombre. Parce que la Lune n’a pas d’atmosphère, il n’y a rien pour piéger la chaleur ambiante. Toute dissipation de chaleur se produit par conduction et rayonnement. Cela signifie qu’il existe une grande différence de température entre les objets directement exposés au soleil et les objets à l’ombre. Les solutions qui seront déployés sur la Lune de gestion thermique sont conçues en conséquence.

Par exemple, les antennes LTE sur l’atterrisseur d’Intuitive Machines seront exposées à des températures relativement douces d’environ 20⁰C du côté du soleil, mais à quelques centimètres, le côté ombragé opposé des antennes supportera des températures glaciales inférieures à -100⁰C.

Il y a bien sur de nombreux autres défis inhérents à toute mission lunaire : l’impact causé par le rayonnement cosmique sur les composants électroniques sensibles, la nuisance de la poussière lunaire et les effets des forces G extrêmes (en particulier celles subies pendant la phase de lancement de la fusée), juste pour n’en nommer que quelques-uns. Les adaptations cités ci-dessus vont avoir un impact dans de nombreuses situations, de la sécurité publique et des interventions d’urgence (par exemple, les secours en cas de catastrophe) aux endroits éloignés présentant des défis environnementaux (par exemple, les déserts ou l’Arctique), à l’adaptation réseaux dans des secteurs verticaux tels que l’exploitation minière, le transport et la logistique.

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