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Miner le régolithe lunaire, un scénario de science fiction bientôt réel?

L’ESA a récemment signé un contrat de 9 mois avec une équipe d’ingénieurs britanniques travaillant sur l’extraction de l’oxygène contenu dans le régolithe lunaire. Le scénario du film « Moon » de Duncan Jones n’est peut-être pas si loin!

Empreinte de pas dans la régolithe lunaire. Sans vent pour les souffler, elle pourrait rester intact des millions d'années.
Photo du télescope aéroporté SOFIA. Grâce à l'appareil embarqué sur un Boeing 747 modifié, la NASA a récemment découvert de l'eau sur la Lune dans des quantités inédites

Extraire l'oxygène lié aux roches lunaires

Pour rappel, le régolithe lunaire est la fine couche de poussière qui recouvre la surface de la Lune, et dont la structure chimique n’est pas si différente des roches que l’on trouve sur terre. En effet, en analysant les échantillons des missions Apollo, les scientifiques ont calculé que 45% du poids des roches était en fait de l’oxygène, inexploitable en l’état car chimiquement lié à des métaux comme le fer.

Après la récente découverte d’eau grâce au télescope aéroporté SOFIA dont je vous parlais dans un précédent article, le régolithe lunaire pourrait donc offrir une nouvelle ressource potentiellement exploitable pour les futures missions d’exploration lunaire.

96% d'oxygène extraits

C’est en développant un procédé pour extraire les minerais contenus dans le sable qui recouvre notre satellite naturel que l’entreprise britannique Metalysis est parvenue à séparer 96% de l’oxygène lié aux métaux présents dans un sable utilisé pour simuler le régolithe. Suite à ces résultats encourageants obtenus en début d’année grâce à un prototype construit dans un laboratoire de recherche basé aux Pays Bas, l’ESA s’intéresse à ces travaux pour récupérer et réutiliser l’oxygène libéré lors de la réaction chimique.

Échantillon de sable simulant le régolithe lunaire avant et après le traitement à la chaleur
"Pouvoir obtenir de l'oxygène à partir des ressources trouvées sur la Lune serait évidemment extrêmement utile pour les futurs colonies lunaires, à la fois pour respirer et pour produire sur place le carburant pour les fusées."
Beth Lomax
Beth Lomax
Chercheuse au Lunar In Situ Resource Utilisation (ISRU)
Poudre de métaux obtenue par l'entreprise Metalysis après le processus d'extraction de l'oxygène

Un bain à 950 degrés

En effet, pour extraire les minerais du régolithe, les ingénieurs de Metalysis utilisent une réaction chimique dont le principe ressemble à l’électrolyse. Réalisée dans une chambre spécialement conçue, on ajoute les roches à traiter dans un bain de différents sels en fusion, préalablement chauffés dans une cuve à 950 degrés.

En injectant un courant électrique dans le mélange en fusion, les métaux se séparent en poudre et libèrent l’oxygène sous la forme gazeuse. En janvier dernier, les premiers essais démontrent que sur 96% de l’oxygène issus des métaux, seul un tiers est récupérable sous la forme de gaz, l’autre partie étant perdue lors de la réaction.

Optimiser la technologie

Si ce projet semble prometteur, son rendement est donc encore faible, et l’ESA doit donc financer une partie des recherches conduites par l’entreprise Metalysis pour permettre d’affiner le processus et d’augmenter la production d’oxygène gazeux récupérable.

L’oxygène produit servirait alors principalement à produire du carburant de fusée, mais pourrait aussi alimenter les astronautes en air respirable, en évitant les coûts astronomiques du transport de ces ressources vers la Lune.

Vue d'artiste d'une base lunaire
"Ce projet passionnant fait partie de la stratégie plus large des ressources spatiales de l'ESA qui nous aidera à démontrer comment le matériel déjà présent sur la Lune peut être utilisé de manière durable pour soutenir des efforts spatiaux à long terme"
Advenit Makaya
Advenit Makaya
Ingénieur en physique et synthèse des matériaux à l'ESA
Vue d'artiste d'un astronaute américain à la surface de la Lune

Soutenir la mission Artemis

Un autre enjeu du programme de développement sera de parvenir à miniaturiser l’usine pour faciliter son transport vers la Lune. Si les ingénieurs y parviennent, un premier prototype pourrait bientôt être envoyé sur la Lune pour y être testé en conditions réelles.

L’usine d’extraction d’oxygène serait une aide précieuse pour l’exploration lunaire, notamment dans le cadre du programme Artemis qui devrait permettre à l’Homme de retourner sur notre satellite naturel d’ici 2024 pour y installer une base scientifique.

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Alvin

Ses génial !!!

[…] Pour rappel, sans la protection d’une atmosphère ou d’un champ magnétique, la surface lunaire est un milieu particulièrement hostile pour l’Homme, même protégé d’une combinaison spatiale: températures extrêmes, chute de météorites, rayonnement solaire, autant de bonnes raisons pour établir une base lunaire souterraine. L’agence spatiale européenne travaille d’ailleurs déjà sur l’exploitation du régolithe lunaire comme on l’a vu dans un article précédent. […]

[…] ailleurs, plus d’un demi-siècle après la fin des missions Apollo, les 382 kilos de roches lunaires ramenées sur Terre continuent d’être étudiés et profitent régulièrement des nouveaux […]

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[…] constituée de silice (45%), d’alumine (15%), d’oxyde de fer (14%) et d’oxyde de calcium (12%), la croûte de la Lune […]