Besoin d'aide pour construire une base lunaire ? Des chercheurs de l'USC Viterbi s'associent à la NASA

Construction à faible coût et à faible impact sur la lune : la nouvelle technologie CrafTram pourrait aider la prochaine génération d'explorateurs lunaires

CRÉATION DE PHOTO/CONTOUR.

"C'est un petit pas pour l'homme, un pas de géant pour l'humanité", a déclaré Neil Armstrong, MS 1970, après avoir atterri sur la lune.

Apollo 11 a été une étape importante dans la quête de l'humanité pour voyager et explorer l'espace. Maintenant, avec le programme Artemis de la NASA, nous nous tournons vers la prochaine étape : faire atterrir la première femme et la première personne de couleur sur la lune.

Pour soutenir cela, Artemis vise à établir la première présence à long terme sur la lune, ce qui nécessitera la construction d'un camp de base à la surface de la lune. Pour cette mission, les scientifiques s'attendent à ce que les fusées soient plus puissantes qu'Apollo, ce qui signifie que l'atterrissage et le décollage sur la lune répandront les roches et le sol dans différentes directions. La zone d'atterrissage devrait donc inclure une aire d'atterrissage et une crête surélevée, ou berme, qui peut protéger la surface lunaire, les astronautes et l'équipement des projectiles produits par l'atterrissage et le décollage. Mais la construction sur un terrain accidenté et accidenté est difficile, même sur Terre. Les outils traditionnels, comme les camions lourds qui transportent des matériaux dans les deux sens, pourraient endommager la surface lunaire et s'avérer également inefficaces pour naviguer sur des terrains rocheux, sablonneux, étroits et vulnérables.

À cette fin, la NASA a accordé une subvention à Contour Crafting, fondée par Behrokh Khoshnevis, professeur de génie civil et environnemental à l'USC Viterbi School of Engineering. Des fonds supplémentaires ont été accordés au professeur Lucio Soibelman de l'USC Viterbi, un partenaire du projet, pour permettre le développement d'une technologie de type tramway capable de soutenir la construction lunaire sans endommager la zone environnante.

"Traditionnellement, dans la construction, les gros camions sont remplis de terre et vous la déversez sur le chantier de construction. Ils se déplacent du chantier d'excavation au chantier de construction, dans les deux sens, de très nombreuses fois", a déclaré Soibelman, président du Fred Champion Estate. en ingénierie.

Mais lorsque vous considérez la construction spatiale, la méthodologie traditionnelle ne fonctionne tout simplement pas, a-t-il déclaré. "Il serait très difficile de faire rouler des camions robots intelligents sur des terrains difficiles. Ils devraient également utiliser beaucoup d'énergie pour transporter la charge, et il y aurait de nombreuses possibilités d'échec." De plus, faire voler des équipements aussi lourds et encombrants sur la Lune nécessiterait un grand espace de chargement pour les fusées et beaucoup de carburant pour fusées.

Au lieu de cela, Khoshnevis a conçu une technologie appelée CrafTram qui est légère et à faible impact. CrafTram fonctionne comme un télésiège sur une montagne de ski, transportant des seaux de matériaux sans rouler sur le terrain. Contrairement au télésiège, le tramway est mobile, ce qui signifie que la source et la destination peuvent changer de manière autonome afin que le système puisse se déplacer d'un chantier à l'autre.

Au-delà des applications lunaires, l'équipe voit le potentiel de la nouvelle technologie pour créer plus d'efficacité sur un large éventail de chantiers de construction sur Terre.

Dit Khoshnevis, "Ce n'est pas seulement l'aspect automatisation de ce concept qui aide sur les chantiers de construction, mais aussi un mode de transport. Les chantiers de construction sont généralement désorganisés ; il y a beaucoup de choses sur le sol, ce qui rend difficile pour les véhicules de se déplacer. passer par des chemins indirects. Avec cette approche, les matériaux survoleront le site et pourront également traverser différentes élévations.

Prêt pour le décollage

Le système CrafTram est conçu pour faciliter la construction d'avant-postes lunaires, tout en tenant compte des limitations de charge pour les voyages vers la lune. Khoshnevis et Soibelman ont abordé la construction sous des angles divers et innovants, en cherchant comment la rendre plus efficace.

"CrafTram s'effondre pour occuper le minimum d'espace possible pendant le vol, puis s'auto-étend une fois qu'il est déployé sur la lune", a déclaré Khoshnevis, titulaire de la chaire d'ingénierie Louise L. Dunn.

Dans le même temps, la gravité lunaire est près d'un sixième de ce qu'elle est sur Terre, ce qui signifie que les godets peuvent supporter encore plus de charge que sur Terre, a déclaré Khoshnevis.

Au cours des six premiers mois du projet, l'équipe construira une berme à l'échelle d'un tiers en utilisant la technologie CrafTram pour la preuve de concept. Cela sera transformé en un prototype à grande échelle dans la phase II du projet, a déclaré Soibelman.

Changer la construction du ciel vers le bas

Ce qui se passe dans l'espace n'a pas à y rester, et en fait, l'équipe derrière CrafTram préférerait que ce ne soit pas le cas.

Au lieu de cela, Khoshnevis et Soibelman extrapolent déjà les leçons tirées de la construction dans l'espace, qui impose de nombreuses limitations, à différents paramètres et scénarios de construction.

Saïd Soibelman : "Je suis très intéressé à explorer comment nous pouvons opérer à distance." Alors que l'avenir de la construction pourrait inclure fortement la robotique, a déclaré Soibelman, l'environnement de construction d'aujourd'hui présente de nombreuses complexités et conflits entre différentes tâches. "C'est pourquoi nous devons passer à une étape intermédiaire - un peu plus d'intelligence artificielle, mais avec un contrôle à distance par des humains. Si nous faisons cela, nous pouvons augmenter la sécurité - retirer les travailleurs de la zone de danger - et apporter un ensemble diversifié de individus à des emplois dans la construction, y compris les femmes et les personnes handicapées. »

"J'ai beaucoup d'intérêt à explorer cette technologie et il n'y a pas de meilleure opportunité de le faire qu'avec ce projet avec la NASA", a-t-il ajouté. "Si nous pouvons comprendre comment construire à distance à l'aide de robots sur la lune, ce sera encore plus facile à une distance plus petite, comme des États-Unis à l'Inde."

Pour Khoshnevis, les applications terrestres de CrafTram pour déplacer des matériaux de la source à la destination, même si l'un ou l'autre des points se déplace, sont innombrables. "Sur de nombreux chantiers de construction, l'accès est difficile pour les camions malaxeurs, comme dans les excavations profondes avec des rampes abruptes ou des fondations sur pieux excavés où la terre enlevée crée des surfaces extrêmement boueuses. Dans ces cas, les ingénieurs et les entreprises de construction sont souvent obligés de garder le camion à l'extérieur du chantier de construction et pomper le béton du camion/de la pompe à la position de coulée Souvent, les longues distances entre l'emplacement de la pompe et le lieu de coulée nécessitent l'installation de longues lignes de tuyaux avec une perte importante de béton dans ces tuyaux au niveau du fin du processus de coulée », a-t-il déclaré. CrafTram rendrait ce processus plus facile et plus efficace.

Publié le 17 août 2022

Dernière mise à jour le 17 août 2022