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Comment la NASA envisage de faire fondre la Lune et de construire sur Mars

Mars Dune Alpha est la première structure construite pour la NASA par l'équipe de la technologie de construction planétaire autonome Moon to Mars.
Agrandir / Mars Dune Alpha est la première structure construite pour la NASA par l’équipe de la technologie de construction planétaire autonome Moon to Mars.

ICON

En juin, un équipage de quatre personnes entrera dans un hangar du Centre spatial Johnson de la NASA à Houston, au Texas, et passera un an à l’intérieur d’un bâtiment imprimé en 3D. Fabriquée à partir d’une boue qui, avant de sécher, ressemblait à des lignes de crème glacée, Mars Dune Alpha comprend des quartiers pour l’équipage, un espace de vie partagé et des zones dédiées à l’administration des soins médicaux et à la culture de la nourriture. L’espace de 1 700 pieds carrés, de la couleur du sol martien, a été conçu par le cabinet d’architecture BIG-Bjarke Ingels Group et imprimé en 3D par Icon Technology.

Les expériences menées à l’intérieur de la structure seront axées sur les problèmes de santé physique et comportementale que les personnes rencontreront lors d’un séjour de longue durée dans l’espace. Mais il s’agit également de la première structure construite pour une mission de la NASA par l’équipe MMPACT (Moon to Mars Planetary Autonomous Construction Technology), qui se prépare actuellement aux premiers projets de construction sur un corps planétaire au-delà de la Terre.

Lorsque l’humanité retournera sur la Lune dans le cadre du programme Artemis de la NASA, les astronautes vivront d’abord dans des lieux tels qu’une station spatiale en orbite, un atterrisseur lunaire ou des habitats de surface gonflables. Mais l’équipe MMPACT se prépare à la construction de structures durables et pérennes. Pour éviter le coût élevé du transport de matériaux depuis la Terre, qui nécessiterait des fusées et des dépenses de carburant considérables, il s’agit d’utiliser le régolithe déjà présent, en le transformant en une pâte qui peut être imprimée en 3D en couches minces ou en différentes formes.

Le premier projet de l’équipe hors de la planète est provisoirement prévu pour la fin de l’année 2027. Dans le cadre de cette mission, un bras robotisé équipé d’une pelleteuse, qui sera fixé sur le côté d’un atterrisseur lunaire, triera et empilera le régolithe, explique le chercheur principal Corky Clinton. Les missions suivantes se concentreront sur l’utilisation d’excavateurs semi-autonomes et d’autres machines pour construire des habitations, des routes, des serres, des centrales électriques et des boucliers anti-explosion qui entoureront les rampes de lancement des fusées.

La première étape de l’impression 3D sur la Lune consistera à utiliser des lasers ou des micro-ondes pour faire fondre le régolithe, explique Jennifer Edmunson, chef de l’équipe MMPACT. Le matériau doit ensuite être refroidi pour permettre aux gaz de s’échapper, faute de quoi il risque d’être criblé de trous comme une éponge. Le matériau peut ensuite être imprimé dans les formes souhaitées. La manière d’assembler les pièces finies n’a pas encore été décidée. Pour que les astronautes ne soient pas en danger, Mme Edmunson explique que l’objectif est de rendre la construction aussi autonome que possible, mais elle ajoute : « Je ne peux pas exclure l’utilisation d’humains pour entretenir et réparer notre équipement grandeur nature à l’avenir. »

L’un des défis que l’équipe doit maintenant relever consiste à transformer le régolithe lunaire en un matériau de construction suffisamment solide et durable pour protéger la vie humaine. D’une part, comme les futures missions Artemis se dérouleront près du pôle sud de la Lune, le régolithe pourrait contenir de la glace. D’autre part, ce n’est pas comme si la NASA disposait de monticules de poussière et de roches lunaires réelles pour expérimenter, mais seulement d’échantillons provenant de la mission Apollo 16.

L’équipe MMPACT doit donc fabriquer ses propres versions synthétiques.

Edmunson conserve dans son bureau des seaux contenant une douzaine de combinaisons de ce que la NASA s’attend à trouver sur la Lune. Les recettes comprennent des mélanges variés de basalte, de calcium, de fer, de magnésium et d’un minéral appelé anorthite qui n’existe pas à l’état naturel sur Terre. M. Edmunson pense que l’anorthite synthétique blanche et brillante développée en collaboration avec l’École des mines du Colorado est représentative de ce que la NASA s’attend à trouver sur la croûte lunaire.

Cependant, bien que l’équipe pense pouvoir faire un « travail raisonnablement bon » pour faire correspondre la géolocalisation à la géologie de la Terre, elle n’en est pas moins consciente de l’importance de la géologie.chimique des propriétés chimiques du régolithe, explique Clinton, « il est très difficile de faire de la géologie une réalité ».technique la forme des différents petits morceaux d’agrégats, parce qu’ils sont construits par des collisions avec des météorites et tout ce qui a frappé la Lune pendant 4 milliards d’années ».

D’autres facteurs X doivent être pris en compte lors de la construction sur la Lune, et beaucoup de choses peuvent mal tourner. La gravité est beaucoup plus faible, il y a un risque de tremblement de lune qui peut créer des vibrations pendant 45 minutes, et les températures au pôle sud peuvent atteindre 130° Fahrenheit à la lumière du soleil et descendre jusqu’à -400° la nuit. La poussière lunaire abrasive peut obstruer les articulations des machines et provoquer leur arrêt brutal. Lors des missions Apollo, le régolithe a endommagé les combinaisons spatiales et l’inhalation de poussière a provoqué chez les astronautes des symptômes semblables à ceux du rhume des foins.

La construction de Mars Dune Alpha, l’habitat d’essai situé au Texas, présentait un facteur X encore plus important : L’espèce humaine n’ayant jamais ramené sur Terre un échantillon de sol martien, l’Icon a dû simuler ce matériau, en se basant sur des prédictions concernant sa composition, notamment sa richesse en basalte (ils appellent leur matériau de construction « lavacrete »). Selon Jason Ballard, directeur général de la NASA, le plus important était de faire correspondre correctement la couleur du sol martien, afin d’imiter avec précision ce que serait la vie sur la planète rouge.

Léonard

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