Le retour de l'être humain sur la Lune implique le développement de technologies de pointe, notamment pour exploiter les ressources de notre satellite. L'extraction d'oxygène sera bien entendu vitale, mais encore faut-il y parvenir. Heureusement, chercheurs et ingénieurs rivalisent d'ingéniosité pour relever ce défi.
Car le programme Artemis prévoit non seulement de retourner sur la Lune, mais surtout, d'y installer une base permanente. Un projet qui pourrait s'avérer impossible sans l'extraction d'oxygène sur place, essentielle pour les astronautes, mais aussi pour les fusées. À terme, l'élément servira de propulseur pour les lanceurs qui se dirigeront vers d'autres destinations, notamment Mars.
Plus globalement, l'extraction de ressources à la surface du satellite permettrait d'économiser des milliards de dollars, car transporter ces matériaux depuis la Terre serait complexe et donc, extrêmement coûteux.
Le régolithe lunaire, le nerf de la guerre
Bonne nouvelle, le régolithe lunaire, c'est-à-dire la couche de poussière, de gravier et de débris qui recouvre l'astre, est riche en oxydes métalliques. En d'autres termes, il contient donc l'élément oxygène. L'extraire sur place va toutefois s'avérer incroyablement plus complexe que sur Terre, tant les conditions sont différentes.
En août dernier, la start-up américaine Sierra Space a réalisé des tests somme toute concluants au centre spatial Johnson de la NASA. Elle a justement simulé le régolithe et les conditions lunaires, puis a utilisé une technique consistant à chauffer le régolithe à plus de 1 650 degrés Celsius. Ce dernier s'est ensuite transformé en une substance visqueuse à laquelle des réactifs ont été ajoutés, provoquant la formation de bulles contenant de l'oxygène.
« Les tests ont confirmé que le système de Sierra Space peut gérer avec succès le régolithe qui serait livré par un rover lunaire ou un bras robotisé et l'amener automatiquement dans la chambre de réaction, effectuer le processus de réaction de réduction carbothermique pour extraire l'oxygène des minéraux du régolithe et retirer le régolithe traité du système afin que l'opération puisse être répétée », assure Sierra Space. Il faut toutefois tester cette technologie dans des conditions réelles.
Importants défis à relever
Une autre technique est envisagée : l'électrolyse du régolithe en fusion. Le principe est simple. Une fois fondu, le sol lunaire prend une consistance visqueuse comparable à celle du miel. Un courant électrique traverse alors ce fluide, provoquant une réaction chimique qui sépare l'oxygène des minéraux. Cet oxygène forme des bulles qui s'accumulent à la surface des électrodes.
Un obstacle majeur subsiste néanmoins, la faible gravité lunaire. Sur Terre, les bulles se détacheraient naturellement des électrodes pour remonter à la surface. Mais sur la Lune, où la gravité est six fois plus faible, elles restent collées aux électrodes, compromettant l'efficacité du processus.
Les chercheurs explorent plusieurs solutions, comme l'utilisation d'électrodes ultra-lisses facilitant le détachement des bulles, des systèmes de vibration de la machine, ou encore, comme le propose le MIT, l'utilisation d'ondes sonores pour les déloger.
La réussite de ces technologies ouvrira la voie à une présence humaine durable sur la Lune et, ensuite, à des missions plus lointaines. Le compte à rebours est lancé : les premiers tests grandeur nature pourraient avoir lieu dès 2028 pour Sierra Space.
Sources : BBC, Sierra Space
