Abrasive et omniprésente, la poussière lunaire a longtemps compliqué la vie des astronautes et des équipements. Des chercheurs de l'université Rice viennent de démontrer qu'incorporée dans des composites à fibres de polymère, elle en augmente la résistance de 30 à 40 %. Habitats, routes et blindages pourraient ainsi être construits avec les matériaux du sol lunaire.
Denizhan Yavas est professeur assistant en génie mécanique à la Rice University. Au départ, il travaillait sur des surfaces polymères nanométriques pour repousser le régolithe. En cherchant à l'écarter, ses chercheurs et lui ont découvert qu'on pouvait l'intégrer comme phase de renforcement dans des composites à fibres de polymère, des matériaux légers déjà très utilisés dans l'aérospatiale.
Publiés dans Advanced Engineering Materials et sélectionnés pour la couverture de la revue, les résultats font état d'une amélioration de 30 à 40 % en résistance, ténacité et tolérance aux dommages.
Sur la Lune, dont la face cachée vient d'être survolée par l'équipage d'Artemis II, le coût d'un kilogramme importé de la Terre est prohibitif. Dans les techniques existantes, béton polymère ou briques agglomérées, les liants sont encore d'origine terrestre. Les scientifiques ont donc cherché à réduire cette dépendance : dans leurs composites, le régolithe est le renfort qui améliore le polymère importé, en quantité moindre.
Trois équipes utilisent le régolithe pour construire routes, blindages et habitats
Les composites à fibres de polymère renforcés au régolithe développés par le chercheur de Rice ne sont pas la seule piste. Le régolithe lunaire est une poussière extrêmement fine et anguleuse, résultat de milliards d'années de bombardements météoritiques et de rayonnements cosmiques qui ont broyé et altéré la roche de surface. Abrasive au point d'user les combinaisons spatiales et d'obstruer les mécanismes, cette poussière recouvre la totalité de la surface lunaire sur plusieurs mètres de profondeur. Dès lors qu'on sait l'exploiter, cette ressource est illimitée.
À Michigan Tech et chez SpaceFactory, une équipe travaille depuis 2023 sur un asphalte lunaire, mélange de biopolymères et de simulant de régolithe. Les biopolymères sont ces molécules organiques, ici des additifs d'origine biologique, qui, mélangées à la poussière lunaire, la solidifient en une surface praticable. L'objectif est de paver des voies entre les pads d'atterrissage et les habitats : des véhicules plus rapides, moins exposés aux cratères et à l'usure mécanique liée aux projections de poussière. Paul van Susante, professeur associé à Michigan Tech et responsable du projet, vise un déploiement sur la surface lunaire cette année.
La NASA, de son côté, finance la société ICON sur la vitrification laser du régolithe. Des lasers à haute puissance chauffent le matériau de surface jusqu'à le fondre, puis le solidifient en structures céramiques denses, résistant aux rayonnements et aux écarts de température extrêmes entre jour et nuit lunaires, soit environ 300 degrés Celsius d'amplitude.
Sur la Lune, les exigences structurelles sont bien inférieures à celles de la Terre
La gravité lunaire est six fois plus faible que la gravité terrestre. Un habitat lunaire doit supporter une pression structurelle de 3 à 4 MPa seulement, contre 20 à 25 MPa pour une brique terrestre ordinaire. Si vos cours de sciences physiques sont loin ou inexistants, le mégapascal est l'unité qui mesure la résistance à l'écrasement d'un matériau : plus le chiffre est élevé, plus le matériau supporte de charge sans se déformer. Sur la Lune, des composites au régolithe sont donc largement suffisants pour des habitats, avec une marge structurelle qui autorise des architectures bien plus ambitieuses que la simple survie à l'environnement.
Les expériences de Rice ont jusqu'ici porté sur des simulants terrestres, des poudres fabriquées en laboratoire pour imiter les propriétés physiques et chimiques du régolithe lunaire réel. Les tests en conditions réelles, sous vide, aux rayonnements et aux cycles thermiques de la surface, sont encore hypothétiques. Denizhan Yavas souhaite pourtant rapidement concevoir des matériaux profondément intégrés à l'environnement dans lequel on les construit, en exploitant le régolithe au maximum pour des infrastructures résilientes et évolutives.
Source : News Rice
