Le premier habitat lunaire pourrait-il être imprimé en 3D avec de la poussière de lune?

Écrit par Par Rebecca Cairns

La dernière fois qu’une personne a mis le pied sur la lune, c’était en 1972. Maintenant, la lune est de retour sur l’agenda spatial de la NASA. Cette fois-ci, l’agence ne se contente pas de visiter, elle prévoit de rester.

Avec ses missions Artemis à partir de l’année prochaine, la NASA vise à avoir des astronautes sur la lune en 2024 et anticipe une base lunaire permanente par le fin de la décennie. Ce serait le premier habitat jamais construit sur une surface extraterrestre, et les défis sont sans précédent.
Envoyer une grande quantité de matériaux de construction sur la Lune serait coûteux et prendrait beaucoup de temps. Mais la startup basée au Texas ICON dit qu’elle dispose d’une solution de science-fiction – Impression 3D d’une base lunaire à partir de la poussière de lune.
ICON travaille avec la NASA pour développer une technologie capable de transformer la poussière de lune en un matériau semblable au béton, déclare le co-fondateur et PDG Jason Ballard. Poussière lunaire, également connu sous le nom de régolithe lunaire, est la couche arable semblable à du sable qui recouvre la surface de la lune, formée de minéraux et de minuscules éclats de verre créés au cours de millions d’années lorsque les météorites frappent la lune. Il est tranchant, abrasif et extrêmement collant – le Astronautes d’Apollo trouvé collé à tout, y compris leurs combinaisons spatiales. Il y en a beaucoup, ce qui signifie qu’il y a une énorme quantité de matières premières si ICON réussit.

Le concept de BIG pour Project Olympus comprend des bâtiments en forme de beignet qui pourraient être entièrement construits avec l’imprimante 3D d’ICON. Crédit: Groupe Bjarke Ingels / ICÔNE

L’initiative porte le nom de Project Olympus en l’honneur du plus grand volcan connu du système solaire – traduisant à juste titre le défi de la taille d’une montagne auquel l’équipe est confrontée. Mais Ballard ne vise pas seulement la lune. En concevant un habitat lunaire, il espère rendre la construction sur Terre plus propre, plus rapide et moins chère.

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Projet Olympus

ICON utilise la technologie d’impression 3D pour construire des logements sociaux au Mexique et au Texas depuis 2018. En utilisant un mélange à base de béton appelé lavacrete, son imprimante Vulcan peut imprimer environ 500 pieds carrés en 24 heures.

Mais la lune est un «monde radicalement différent», dit Ballard. De la Terre, il ressemble à un orbe argenté, lisse et serein, mais il est soumis à des niveaux élevés de rayonnement, à de violents tremblements de lune, à des variations extrêmes de température et à des frappes fréquentes de micrométéorites qui s’écrasent à travers sa mince atmosphère, dit-il.

Et transformer la poussière de lune en matériau de construction est un autre défi de taille. L’équipe expérimente de petits échantillons de poussière de lune dans un laboratoire – travaillant sur la façon de changer son état avec des micro-ondes, des lasers et de la lumière infrarouge, tout en utilisant “peu ou pas d’additifs”, explique Ballard.

La zone de recherche dans la structure lunaire proposée par ICON est éclairée par des lumières intelligentes qui simulent le jour et la nuit sur Terre, pour aider les astronautes à conserver un cycle veille-sommeil normal.

La zone de recherche dans la structure lunaire proposée par ICON est éclairée par des lumières intelligentes qui simulent le jour et la nuit sur Terre, pour aider les astronautes à conserver un cycle veille-sommeil normal. Crédit: Groupe Bjarke Ingels / ICÔNE

ICON a travaillé avec deux cabinets d’architecture, Bjarke Ingels Group (BIG) et Space Exploration Architecture (SEArch +), pour explorer les possibilités de la technologie d’impression 3D.

L’équipe a étudié des habitats dans des environnements extrêmes, y compris la station McMurdo en Antarctique et la Station spatiale internationale, et a utilisé leurs résultats pour créer une gamme de concepts de conception lunaire, explique Ballard.

Les architectes ont dû réfléchir à la manière de créer un environnement à la fois sûr et confortable, explique le fondateur de BIG, Bjarke Ingels.

La proposition de SEArch + comprend une grande structure à plusieurs étages avec des pétales de protection imprimés en 3D protégeant un noyau qui serait construit sur Terre, tandis que BIG a conçu une structure circulaire qui pourrait être entièrement imprimée sur la lune.

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La conception de BIG comprend une membrane visible de l’eau qui rembourre les murs de la chambre – “un bon isolant contre les radiations”, dit Ingels – qui donnera aux astronautes une protection supplémentaire pendant leur sommeil.

Le rayonnement signifie que les fenêtres doivent être réduites au minimum, alors Ingels a soigneusement choisi l’emplacement du seul bâtiment – qui fait toujours face à la Terre.

SEArch + a imaginé une base "qui permettra aux astronautes d'aller et venir fréquemment de la surface," avec des pistes d'atterrissage, des routes, des hangars et des habitats, explique la cofondatrice Rebeccah Pailes-Friedman.

SEArch + a imaginé une base “qui permettra aux astronautes d’aller et venir fréquemment de la surface”, avec des pistes d’atterrissage, des routes, des hangars et des habitats, explique la co-fondatrice Rebeccah Pailes-Friedman. Crédit: SEArch + / ICÔNE

Une structure à «double coque» et un treillis extérieur, qui peuvent être remplis de poussière lunaire, offrent une protection supplémentaire contre les radiations et les météorites, dit Ingels.

En plus des espaces de vie et de travail pour les astronautes, la base lunaire devrait intégrer des plates-formes d’atterrissage, des routes et des hangars de stockage. Jusqu’à présent, la présence humaine dans l’espace a été «dominée par l’ingénierie», dit Ingels. Avec de multiples industries travaillant ensemble, il espère que la première structure permanente sur la lune peut être “ambitieuse” dans la conception ainsi qu’une merveille d’ingénierie.

Une porte d’entrée vers la galaxie

La NASA a commencé à explorer l’impression 3D en tant que technologie de construction spatiale possible avec le lancement du Concours Habitat imprimé en 3D en 2015. SEArch + et ICON ont tous deux pris part à l’initiative, SEArch + se classant premier pour la conception du Maison Mars X.
Avec le lancement des missions Artemis l’année prochaine, le premier pas de la NASA vers un habitat lunaire est le “passerelle, “une station spatiale sur l’orbite de la lune, a déclaré la porte-parole Clare Skelly. Les astronautes vivront et travailleront sur la passerelle et feront la navette vers la lune, en restant dans leurs atterrisseurs jusqu’à une semaine.
L'imprimante 3D d'ICON, Vulcan, dessine le contour du bâtiment une couche à la fois.  Il peut imprimer jusqu'à 500 pieds carrés en 24 heures.

L’imprimante 3D d’ICON, Vulcan, dessine le contour du bâtiment une couche à la fois. Il peut imprimer jusqu’à 500 pieds carrés en 24 heures. Crédit: ICÔNE

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Son objectif, cependant, est une base permanente, à partir de laquelle explorer la lune plus en profondeur et tester la technologie pour la survie humaine dans l’espace. La NASA veut construire des installations pour héberger quatre astronautes pendant un mois, dit Skelly. C’est une première étape essentielle vers Mars – et au-delà.

Skelly dit qu’il n’a pas encore été décidé si l’habitat lunaire sera construit en utilisant l’impression 3D, mais “la NASA pourrait accorder un financement supplémentaire à ICON” et pourrait donner à l’entreprise l’opportunité de tester sa technologie sur la surface lunaire.

Utiliser la technologie lunaire sur Terre

Ballard est également optimiste quant au potentiel Earthbound de la technologie. Il pense que les conclusions du projet Olympus pourraient aider à résoudre la crise mondiale du logement.

En tant que technologie relativement nouvelle, il existe peu de données définitives sur les avantages de l’impression 3D dans la construction. Cependant, un Bilan 2020 note qu’il pourrait réduire les déchets de construction de 30% à 60%, les coûts de main-d’œuvre de 50% à 80% et le temps de construction de 50% à 70%, ce qui rendrait la construction moins chère, plus rapide et plus durable.
Le premier projet de construction 3D d'ICON était une collaboration avec une association à but non lucratif New Story au Mexique, pour construire une communauté de logements sociaux pour les personnes qui avaient perdu leur maison lors de catastrophes naturelles.

Le premier projet de construction 3D d’ICON était une collaboration avec une association à but non lucratif New Story au Mexique, pour construire une communauté de logements sociaux pour les personnes qui avaient perdu leur maison lors de catastrophes naturelles. Crédit: Joshua Perez / ICÔNE

Alors que la technologie est largement utilisée sur des projets sur mesure en ce moment, Ballard espère que la possibilité d’utiliser «des matériaux locaux plus bruts, plus directs» pourrait ouvrir plus d’opportunités pour la construction 3D – qui pourrait être transformatrice pour certains des 1,6 milliard personnes qui ont encore besoin d’un logement convenable sur Terre.

“C’est un peu une drôle de pensée”, dit-il, “mais il se peut que les réponses à nos problèmes sur Terre se trouvent sur la Lune ou sur Mars.”

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