La Lune devrait être notre prochaine frontière. Lorsque Artemis 3 décollera (provisoirement) vers la fin de 2025, ce sera la première mission depuis l’ère Apollo à faire atterrir des humains sur notre satellite. D’ici là, il pourrait y avoir une nouvelle façon de se déplacer sur la poussière grise de la Lune, qui pourrait au moins atténuer les dommages causés par les particules pointues du régolithe lunaire.
Une équipe internationale de chercheurs du projet ESA PAVER a trouvé un moyen de faire fondre la poussière de lune – ou du moins un simulant développé par l’ESA – avec des lasers. Les chercheurs ont tiré des faisceaux laser sur le sol lunaire pour créer des pavés autobloquants qui pourraient être utilisés pour construire des routes pavées et des aires d’atterrissage. Le régolithe fondu durci est suffisamment résistant pour supporter le poids des rovers et autres engins spatiaux avec un minimum de poussière, et tout cela pourrait être fabriqué directement sur la Lune.
« Cette technologie devrait jouer un rôle majeur dans la première phase (capacité de survie) du développement de l’infrastructure et de la base lunaire, et, au fil du temps, contribuer à toutes les phases de l’exploration lunaire », ont déclaré les chercheurs dans une étude récemment publiée dans Scientific Reports.
Gratter la surface
La poussière de lune est le fléau des vaisseaux spatiaux lunaires et des astronautes pour une raison. Sur Terre, la roche, le verre et d’autres matériaux du sol sont constamment exposés aux forces atmosphériques telles que le vent, la pluie et l’eau courante, c’est pourquoi les grains de sable sont souvent lisses sur leurs bords. Le régolithe lunaire ne s’altère pratiquement pas en raison du manque de vent et d’eau liquide. Tout vaisseau spatial qui atterrit ou traverse la Lune est exposé à des risques liés à la poussière qu’il soulève, car les éclats de roche et de verre non altérés peuvent facilement rayer les instruments sensibles et user les surfaces. La faible gravité sur la Lune signifie également que des fragments perturbés continuent de voler et de pénétrer dans tout.
Les scientifiques de PAVER souhaitaient concevoir une méthode permettant de créer des matériaux de pavage à partir de ressources déjà disponibles sur la Lune. L’expédition de fournitures depuis la Terre est coûteuse et peu pratique, donc sur place la production est privilégiée autant que possible.
La principale différence entre ces expériences de simulation (outre le simulant régolithe) était qu’un CO2 le laser a été utilisé pour chauffer le matériau au lieu de la lumière solaire concentrée qui serait utilisée par les astronautes sur la Lune.
Tremplins
Des faisceaux laser de différentes tailles et puissances devaient être testés pour trouver celui qui produirait le matériau de pavage le plus résistant. Au cours de ce processus, l’équipe de recherche a découvert que tout croisement ou chevauchement de faisceaux laser pourrait entraîner des fissures internes, d’autant plus que le régolithe lunaire est rempli de verre et d’autres silicates. Le laser qui s’est avéré le plus efficace était doté d’un faisceau de 45 mm (environ 1,8 pouces) capable de se déplacer sur la poussière selon un motif spécifique produisant des formes triangulaires. Il a fait fondre le simulant de régolithe en morceaux de 250 mm (près de 10 pouces) d’une épaisseur de 15 mm (un peu plus d’un demi-pouce) et pouvant facilement s’emboîter les uns dans les autres. Bien entendu, ceux-ci doivent être étendus aux opérations lunaires réelles afin de s’adapter aux engins spatiaux réels.
Le régolithe qui avait été irradié et refroidi avait trois couches différentes. La couche supérieure, un type de verre, et le matériau cristallisé de la couche intermédiaire avaient tous deux fondu. La fine couche de matériau au fond était frittée plutôt que fondue, ce qui signifie qu’elle était le produit de la poussière collée en une masse poreuse. Même si ce matériau était suffisamment dense et résistant à lui seul, les formes géométriques conçues par les scientifiques visaient à maximiser sa flexibilité et sa résistance à la fissuration ou à la casse.
Pour voir s’ils pouvaient supporter le poids d’un vaisseau spatial, les triangles ont été soumis à des tests de compression pour déterminer la pression qu’ils pouvaient supporter avant de se briser, la plus élevée étant de 216,29 mégapascals (un peu plus de 30 000 livres par pouce carré). À titre de comparaison, le module lunaire Apollo pesait 33 000 livres et son poids était réparti sur bien plus d’un pouce.
Les scientifiques admettent qu’il y a encore des progrès à faire dans ces recherches. Une lentille pour concentrer la lumière du soleil remplacerait un laser sur la Lune, cela devrait donc être testé. Ces tests méritent néanmoins d’être poursuivis puisque seuls quelques équipements légers sont nécessaires pour mener à bien ce processus sur la Lune. Il pourrait même être possible de les y amener à temps pour que les premières bottes depuis Apollo 17 puissent à nouveau marcher sur la Lune.
Rapports scientifiques, 2023. DOI : 10.1038/s41598-023-42008-1