Mission d'étude des composés volatils présents autour des pôles lunaires : création d'une équipe de définition scientifique canadienne

1. Aperçu

Cet appel de candidatures devrait déboucher sur la sélection de quatre scientifiques qui seront coordonnés par un scientifique de mission de l'Agence spatiale canadienne (ASC). Les quatre candidats retenus formeront l'Équipe de définition scientifique (EDS) canadienne. Cette équipe aura pour mandat d'élaborer une mission d'étude à faible coût des composés volatils susceptibles de se trouver aux pôles lunaires. Aucun financement ne sera accordé dans le cadre du présent appel de candidatures, mais les frais de déplacement pour se rendre aux réunions seront remboursés, le cas échéant.

Advenant qu'une mission d'étude des composés volatils présents aux pôles lunaires soit approuvée dans le futur, l'ASC prévoit lancer une demande de propositions concurrentielle pour l'attribution de fonds aux scientifiques participants dont la proposition aura été retenue. Le fait d'être membre de l'EDS n'empêchera pas de participer à cette demande de propositions.

1.1 Introduction

L'ASC a élaboré, dans le cadre du Programme d'exploration de base, différents prototypes de rovers terrestres, un outil de forage, des systèmes d'avionique, un système de vision de pointe et diverses autres charges utiles. La National Aeronautics and Space Administration (NASA) s'est montrée intéressée à ce que l'ASC fournisse l'outil de forage et le rover dans le cadre d'une éventuelle mission lunaire à faible coût. Cette mission, qui emporterait avec elle la charge utile RESOLVE (Regolith & Environment Science, and Oxygen & Lunar Volatile Extraction) serait envoyée à la surface de la Lune dans un secteur peu éclairé par le Soleil et où des composés volatils pourraient être emprisonnés dans le sous-sol lunaire. Les objectifs visés par la mission RESOLVE, les techniques d'analyse de la mission et les instruments qui pourraient être utilisés sont décrits en détails dans les documents de référence (RD-1:3).

L'EDS aura pour mandat de définir les différentes contributions scientifiques que le Canada pourrait apporter à une éventuelle mission RESOLVE. L'EDS interagira avec des entrepreneurs retenus dans le cadre d'une demande de propositions portant sur la production d'une étude de faisabilité d'une plateforme lunaire d'ISRU (mission lunaire d'utilisation de ressources in-situ) dans le cadre du Programme d'exploration de base. On s'attend à ce que deux entrepreneurs réalisent deux études conceptuelles en parallèle. Sous réserve des conditions de l'entente de non divulgation, les membres de l'EDS pourront consulter les propositions et les produits livrables des entrepreneurs.

Plus spécifiquement, l'EDS appuiera les entrepreneurs dans l'élaboration de concepts d'imageurs destinés au rover, définira les exigences relatives aux expérimentations portant sur les propriétés du régolithe menées au moyen du rover et de l'outil de forage, et se penchera sur le développement d'activités pour le public. En outre, l'EDS étudiera les possibilités de collaborations avec les États-Unis exploitant la charge utile RESOLVE existante.

1.2 Aperçu de la mission RESOLVE

Depuis plusieurs années, les scientifiques et les ingénieurs explorent le régolithe lunaire à la recherche de ressources. Depuis 1994, un certain nombre de missions envoyées sur la Lune ont détecté la présence d'hydrogène dans le régolithe lunaire autour des pôles. À la lumière de ces découvertes, le principal objectif de la ISRU sera de vérifier directement sur place si de l'eau ou d'autres composés volatils sont présents sur la Lune et ce, en prenant des mesures de réalité de terrain à même le régolithe dans les régions plongées en permanence dans la pénombre et autour de celles-ci.

La charge utile intégrée RESOLVE comprend les instruments suivants : un spectromètre à neutrons, un spectromètre infrarouge, un sous-système de forage, le sous-système OVEN (Oxygen and Volatile Extraction Node) et le sous-système LAVA (Lunar Advanced Volatile Analysis).

La mission RESOLVE exploite cette charge utile dans le but :

  • De vérifier si de l'eau ou d'autres composés volatils se trouvent dans les matériaux de surface près des pôles lunaires et, dans l'affirmative, de caractériser leur distribution ainsi que leurs éléments constitutifs :
    • De cartographier la distribution en surface des matériaux riches en hydrogène (spectromètre à neutrons, spectromètre dans le proche infrarouge)
    • D'extraire des carottes d'échantillonnage à même des sites triés sur le volet (sous-système de forage)
      • À une profondeur d'un mètre avec une perte minimale des composés volatils
    • De chauffer plusieurs échantillons afin de libérer les composés volatils aux fins d'analyse (sous-système OVEN)
    • De déterminer les éléments constitutifs des composés volatils extraits et leurs concentrations (sous-système LAVA)
      • Nous espérons trouver et quantifier les éléments suivants : H2, He, CO, CO2, CH4, H2O, N2, NH3, H2S et SO2
      • Survie à une exposition limitée aux éléments chimiques HF, HCl et Hg
  • De démontrer le processus ISRU de réduction par hydrogène qui permet d'extraire l'oxygène du régolithe lunaire :
    • Chauffer l'échantillon jusqu'à la température de réaction (sous-système OVEN)
    • Perfuser de l'hydrogène (H2) dans le régolithe pour en extraire l'oxygène sous forme d'eau (sous-système OVEN)
    • Capter, quantifier et montrer l'eau ainsi produite (sous-système LAVA).

Les chercheurs sont présentement en train de concevoir une mission RESOLVE de référence qui pourra être exploitée pendant 6 à 12 jours (terrestres) à la surface de la Lune et ce, à la fois en zones ensoleillées et ombragées. Cette mission de référence sera peaufinée.

Le site d'atterrissage qui sera retenu devra satisfaire aux critères suivants :

  1. présence de composés volatils en subsurface,
  2. possibilité de communiquer directement avec la Terre,
  3. terrain carrossable et
  4. éclairement diurne.

Le cratère Cabeus figure parmi les sites d'atterrissage envisagés.

1.3 Documents de référence

Tableau 1 : Documents de référence décrivant la mission RESOLVE
No du document de référence Numéro du document Titre du document Date
RD-1. 2583 RESOLVE Mission Architecture For Lunar Resources Prospecting and Utilization
43rd Lunar and Planetary Science Conference
www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2012/pdf/2583.pdf (anglais seulement)
2012
RD-2. N3034 RESOLVE: real-time science operations to support a lunar polar volatiles rover mission.
Annual Meeting of the Lunar Exploration Analysis Group
www.lpi.usra.edu/meetings/leag2012/pdf/3034.pdf (anglais seulement)
2012
RD-3. 3046 RESOLVE Lunar Ice/Volatile Payload Development and Field Test Status
Annual Meeting of the Lunar Exploration Analysis Group
www.lpi.usra.edu/meetings/leag2012/pdf/3046.pdf (anglais seulement)
2012

2. Mandat de l'EDS

2.1 Membres

  • Scientifique de mission de l'ASC
  • Scientifiques canadiens retenus au terme du présent appel de candidatures

2.2 Mandat

  • Examiner les études conceptuelles portant sur l'exploitation des ressources lunaires in situ
  • Définir, à la lumière des contraintes techniques, budgétaires et de masse, et en fonction de la durée de la mission et de l'environnement lunaire :
    1. Les exigences liées à l'analyse scientifique et à l'étude par imagerie
    2. Les méthodes d'étude géotechnique au moyen du rover/de l'outil de forage
    3. Des concepts axés sur la participation du public
  • Formuler des recommandations afin d'autoriser les points 1, 2 et 3 ci-dessus en lien avec les concepts canadiens d'ISRU sur la Lune
  • Formuler des recommandations qui serviront à définir le programme de l'ASC (ces intrants seront partagés avec la NASA)
    1. Élaboration d'un concept d'équipe scientifique canado-américaine et d'un code de conduite connexe
    2. Formulation de recommandations quant aux rôles que pourraient être appelés à jouer les intervenants canadiens dans le cadre des analyses effectuées au moyen de la charge utile américaine RESOLVE
    3. Formulation de recommandations quant aux rôles que pourraient jouer les scientifiques américains dans le cadre des travaux de recherche canadiens
    4. Réalisation d'études afin de cerner des sites d'atterrissage potentiels, et formulation de recommandations connexes
    5. Recommandation d'activités analogues associées au volet scientifique de la mission ou à la participation du public
  • Fournir des conseils à l'ASC relativement aux avantages dont pourrait profiter le Canada suite à la participation du public à cette mission scientifique éventuelle, et présenter les diverses possibilités au chapitre du développement des capacités.

2.3 Méthode et réunions

Un atelier d'une durée de deux jours sera organisé afin de susciter des idées. Au terme de cet atelier, un rapport initial portant sur les éléments 1 et 2 du mandat susmentionné sera produit. De plus, des réunions par téléconférence seront organisées à toutes les deux semaines et ce, jusqu'en juin 2013. Des réunions spéciales en personne pourront être organisées au besoin.

2.4 Produits à livrer

Le scientifique de mission de l'ASC coordonnera les extrants émanant de l'EDS, il produira un rapport initial au terme de l'atelier et, en juin 2013, il publiera un rapport final assorti de recommandations.

3. Manifestation d'intérêt

Les scientifiques intéressés à faire partie de l'EDS doivent fournir les documents suivants :

  • un curriculum vitae ou un formulaire 100 du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG);
  • un formulaire de manifestation d'intérêt dûment rempli (annexe A)

Si la candidature est retenue, la manifestation d'intérêt sera fournie aux autres membres de l'EDS avant la tenue de l'atelier de deux jours.

Veuillez envoyer ces documents sous forme électronique (au format PDF) à la personne suivante :

Victoria Hipkin
Scientifique de programme principale, Développement d'exploration
Agence spatiale canadienne
6767, route de l'Aéroport
Saint-Hubert (Québec) J3Y 8Y9
Téléphone : 450-926-6503
Courriel : exploration-science@asc-csa.gc.ca

La date limite pour la manifestation d'intérêt est le 21 décembre 2012.

4. Admissibilité

Les scientifiques qui souhaitent faire partie de l'EDS doivent être à l'emploi d'universités canadiennes ou d'organismes canadiens à but non lucratif.

5. Processus de sélection

Les membres de l'EDS seront choisis à la lumière des facteurs suivants :

  • Mérite scientifique
    • Mérite de l'idée
    • Pertinence par rapport à la mission et aux secteurs d'activités prioritaires
  • Expertise
    • Expérience dans le domaine de recherche proposé
    • Compréhension des exigences de la mission

6. Résumés des informations clés

Nombre de candidats qui seront retenus 4
Date limite pour la manifestation d'intérêt 21 décembre 2012
Sélection des membres de l'EDS 2 janvier 2013
Durée des activités de l'EDS Jusqu'en juin 2013
Atelier de lancement de 2 jours Janvier 2013

Annexe A : Gabarit – Formulaire de manifestation d'intérêt

Manifestation d'intérêt : Mission d'étude des composés volatils présents autour des pôles lunaires
Nom :
Organisme :
Adresse :
Courriel : No de téléphone :
Concept d'exploration scientifique proposé (nombre maximal de pages suggéré : 1 à 2 pages avec une police de caractères de 10 points)
Description des objectifs, de la méthode privilégiée, et des données et des besoins opérationnels (le cas échéant)
Pertinence du concept par rapport aux objectifs de la mission et des secteurs d'activités prioritaires : 1) exigences en matière d'analyse scientifique et d'étude par imagerie, 2) méthodes d'étude géotechnique au moyen du rover/de l'outil de forage, 3) analyses effectuées au moyen de la charge utile américaine RESOLVE, et/ou 4) activités de sélection du site d'atterrissage (nombre de pages maximal suggéré : 1 page avec une police de caractères de 10 points)
Description de la pertinence du concept par rapport à la mission, et par rapport à l'un ou à plusieurs des secteurs d'activités prioritaires énoncés.