Concept d’artiste d’une future base lunaire

Afin d’assurer l’éclairage de l’avant-poste lunaire humain Artemis de la NASA, Sandia National Laboratories développe des micro-réseaux électriques pour assurer la distribution de l’énergie entre les mini-réacteurs nucléaires de la base lunaire et les diverses installations d’habitation et de soutien.

L’ambition de la NASA d’établir une présence humaine permanente sur la Lune en guise de répétition d’une éventuelle mission avec équipage vers Mars pose d’énormes défis d’ingénierie qui font passer la construction de la Station spatiale internationale (ISS) pour une simple levée de grange. Non seulement une base lunaire serait mille fois plus éloignée de la Terre que le laboratoire spatial, mais elle nécessiterait une approche entièrement nouvelle pour résoudre les problèmes.

L’un des plus grands défis sera de fournir de l’énergie électrique à l’avant-poste. Comme la base devrait être habitée pendant deux mois d’affilée, elle devra fonctionner pendant les 14 jours de la nuit lunaire. Les panneaux solaires n’étant pas une solution pratique, une série de petits réacteurs nucléaires sont en cours de développement pour être utilisés en conjonction avec les panneaux ou à leur place.

Cependant, il ne s’agit pas seulement de produire des volts. La base aura besoin d’un mini-réseau pour transmettre l’énergie et garantir une alimentation régulière et stable. Pour compliquer encore les choses, la base sera composée de deux installations. L’une sera l’habitat et la seconde sera un complexe pour l’exploitation minière et le traitement du carburant qui sera situé à plusieurs kilomètres.

Les micro-réseaux proposés, un dans chaque installation et reliés les uns aux autres, seront similaires à ceux utilisés pour alimenter l’ISS, mais nécessiteront quelques modifications fondamentales. Par exemple, il n’a pas encore été décidé si les réseaux fonctionneront en courant continu ou en courant alternatif qui sera ensuite converti en courant continu dans l’habitat.

Un nouveau logiciel devra être développé pour les micro-réseaux.

Parmi les autres problèmes, citons la mise au point de systèmes et de logiciels permettant de réguler l’électricité à l’usine de traitement de manière à ce que les niveaux de tension restent les mêmes lorsque la demande varie sur des échelles de temps allant de la milliseconde à la saison entière. Pour ce faire, Sandia a développé une installation de micro-réseau évolutive et une méthodologie de conception de systèmes de contrôle pour étudier les besoins énergétiques et les spécifications de la base lunaire.

L’idée est de produire une conception descendante, où le système de contrôle est d’abord développé avec les spécifications de stockage d’énergie, puis les composants pour répondre à ces spécifications sont développés. En outre, les micro-réseaux devront être sur-ingénierie pour la résilience, mais suffisamment flexibles pour qu’un réseau puisse coopérer avec un autre.

« Il existe des différences très importantes entre quelque chose comme un micro-réseau de type ISS et quelque chose qui a l’étendue d’une base lunaire », a déclaré Jack Flicker, un ingénieur électrique de Sandia. « L’une de ces différences est la taille géographique, qui peut être problématique, surtout lorsqu’on fonctionne avec de faibles tensions continues. Une autre est que lorsque vous commencez à étendre ces systèmes, il y aura beaucoup plus d’électronique de puissance ainsi que beaucoup plus de ressources énergétiques distribuées qui existeront dans toute la base. Sandia s’intéresse depuis longtemps aux micro-réseaux avec de nombreuses ressources énergétiques distribuées. »

https://newsreleases.sandia.gov/lunar_mircogrid/