Nous savons tous que le temps est révolu pour une base lunaire. Mais le coût de l'envoi de tout le nécessaire depuis la Terre pour construire une base est prohibitif. Le puits de gravité de la Terre est trop profond et trop fort pour que tout y soit avec des fusées. Alors, quelle est la solution?
Selon l'ESA, la solution est la fabrication additive (AM) et l'utilisation des ressources in situ (ISRU).
L'ESA dirige un projet visant à trouver des moyens d'utiliser la MA ou l'impression 3D, maintenant et à l'avenir, pour rendre une base lunaire plus réalisable. Le projet s'intitule «Concevoir une base lunaire à l'aide des technologies d'impression 3D». C'est le vieil esprit pionnier de vivre de la terre, mais redémarré avec une technologie moderne et avancée. AM et ISRU limiteront notre dépendance logistique à l'égard de la Terre et permettront à une grande partie de ce dont une base lunaire a besoin d'être construite à partir des ressources disponibles sur la Lune; à savoir, la poussière de lune elle-même.
«L'impression 3D offre un moyen potentiel de faciliter le règlement lunaire avec une logistique réduite depuis la Terre.» -Scott Hovland de l’équipe humaine de vol spatial de l’ESA.
Finalement, selon l'ESA, une grande variété de matériaux et d'équipements nécessaires pour une base lunaire peuvent être imprimés en 3D quand et où cela est nécessaire. Tout, des matériaux de construction aux panneaux solaires, de l'équipement et des outils aux vêtements, pourrait être potentiellement imprimé en 3D sur la Lune. Il est possible que même des nutriments et des ingrédients alimentaires puissent être fournis par l'impression 3D.
L'impression 3D réduit non seulement le coût d'une base lunaire, mais elle rend toute l'entreprise plus réactive et personnalisable. Non seulement le régolithe lunaire peut être utilisé pour fabriquer autant de structures et d'objets que possible, il peut également être utilisé pour recycler et réutiliser des objets apportés de la Terre.
Le projet «Conceiving a Lunar Base…» prévoit un plan en trois phases pour une base lunaire qui repose largement sur l'impression 3D:
- Phase un: Survivable. Cela aborde les bases nécessaires pour permettre à un petit équipage de survivre sur la Lune, comme les quartiers d'habitation.
- Phase deux: durable. Cela signifie que la base lunaire est élargie pour inclure davantage de quartiers d'équipage, de zones de fabrication et d'installations de recherche.
- Phase trois: opérationnelle. Dans cette phase, la base de la Lune est pleinement opérationnelle et construite pour une habitation à long terme.
«Les processus d'impression sélectionnés permettraient de recycler les matériaux disponibles à différentes fins», explique Antonella Sgambati d'OHB System AG, responsable du projet. «Un autre avantage majeur de l'impression 3D - autrement connu sous le nom de fabrication additive - est l'étendue des options de conception qu'il permet. Les composants, les produits et le processus d'impression lui-même peuvent être repensés en fonction de leur utilisation finale prévue dans la base lunaire. Des décisions peuvent être prises sur la meilleure façon de lier les matériaux disponibles avec le matériel à imprimer. »
Les racines du projet remontent à 2013, lorsque l'ESA a engagé un cabinet d'architectes pour concevoir une structure capable de résister à l'environnement lunaire. Le coup de pied était qu'il devait être fait de sol lunaire, ou dans ce cas, de sol lunaire simulé. Le cabinet d'architectes Foster and Partners a construit un bloc de construction échantillon de 1,5 tonne. Le bloc de construction était une structure à cellules fermées creuses semblable aux os d'oiseaux.
«En tant que pratique, nous sommes habitués à concevoir pour les climats extrêmes de la Terre et à exploiter les avantages environnementaux de l'utilisation de matériaux locaux et durables», a remarqué Xavier De Kestelier de Foster + Partners Specialist Modeling Group. "Notre habitation lunaire suit une logique similaire."
Des chercheurs de l'ESA expérimentent le régolithe lunaire simulé pour imprimer en 3D de petits objets comme des vis et des engrenages, et même une pièce de monnaie. Le régolithe n'est pas trop difficile à simuler et contient des éléments comme le silicium, l'aluminium, le calcium et les oxydes de fer. La présence de ces matériaux signifie que le régolithe peut être façonné en formes utilisables.
Bien sûr, ce n'est pas aussi simple que de verser de la saleté de lune dans une imprimante, puis sort des objets indispensables. Tout d'abord, le régolithe lunaire simulé est broyé jusqu'à la taille des particules. Ensuite, il est mélangé à un liant qui réagit à la lumière. L'objet est imprimé à partir du mélange résultant, puis exposé à la lumière pour le durcir, puis finalement cuit au four. Selon l'ESA, le produit fini est comme un morceau de céramique poussière de lune.
L’une des utilisations potentielles les plus intéressantes de l’impression 3D dans l’exploration spatiale se situe dans le domaine des soins médicaux, et elle est appelée «bio-impression». Les astronautes qui sont allés sur la Lune pour les missions Apollo sont partis pendant environ 12 jours et ont emporté avec eux une petite trousse de premiers soins. Mais pour le type de séjours à long terme que les astronautes de la base lunaire vont endurer, un plus grand niveau de soins médicaux sera probablement nécessaire.
"Nous demandons de quoi les astronautes auraient besoin à court, moyen et long terme, et quelles étapes sont nécessaires pour mûrir la bio-impression 3D à un niveau où elle peut être utile dans l'espace." - Tommaso Ghidini, chef de la division Structures, mécanismes et matériaux de l’ESA.
L'ESA étudie l'impression 3D et comment elle pourrait aider à fournir des soins médicaux aux astronautes sur la Lune ou ailleurs. Les astronautes qui s'aventurent profondément dans l'espace pourraient recevoir des traitements médicaux en utilisant la peau, les os et - un jour - des organes entiers imprimés en 3D, selon un groupe d'experts de la bioimpression 3D qui se sont réunis lors d'un atelier de deux jours de l'ESA sur l'impression 3D médicale.
Cette idée tourne autour de l’idée des «bio-encres». Ils sont basés sur les cellules humaines et les nutriments et matériaux nécessaires à la repousse des tissus corporels tels que la peau, les os et le cartilage. Plus loin dans le futur, l'idée d'imprimer des organes entiers. C'est assez spéculatif à ce stade, mais l'impression 3D médicale y arrivera probablement à un moment donné dans le futur.
"Nous demandons ce dont les astronautes auraient besoin à court, moyen et long terme, et quelles étapes sont nécessaires pour mûrir la bio-impression 3D à un niveau où elle peut être utile dans l'espace", a déclaré Tommaso Ghidini, responsable des structures, mécanismes de l'ESA, et Division des matériaux. "Nous définissons une feuille de route et un calendrier de développement, dans le but que ce groupe devienne un groupe de travail scientifique à l'avenir, poussant les progrès."
La bio-impression 3D permet aux équipes isolées dans l'espace de se préparer à un plus grand nombre d'urgences que ce qui est possible avec la technologie actuelle. Dans l'espace, sur la Lune ou sur une autre planète, l'espace à l'intérieur des quartiers d'habitation est rare. Un centre médical bien approvisionné est un astronaute de luxe n'aura probablement pas les moyens de se le permettre. L'ESA utilise un exemple de brûlure pour illustrer les avantages de la bio-impression 3D.
Les brûlures graves sont généralement traitées à l'aide de greffes de peau provenant d'ailleurs sur le corps d'un patient. Cela implique une blessure secondaire à la zone transplantée, loin d'être idéale lorsque la recherche montre que l'environnement orbital rend les blessures plus difficiles à guérir. Au lieu de cela, une nouvelle peau pourrait être cultivée et imprimée à partir des propres cellules du patient, puis transplantée directement.
L'ESA suscite un enthousiasme croissant pour une base lunaire. Il s'agit de la prochaine étape logique et complète la passerelle de l'espace profond en tant que point de départ pour une exploration plus approfondie du système solaire. Il existe une multitude de technologies propulsant l'ensemble de l'effort vers l'avant, dont la fabrication additive, ou l'impression 3D, n'en est qu'une. Mais pour l'instant, le test de la plupart de ces technologies doit avoir lieu ici sur Terre, dans des environnements qui simulent des aspects importants de l'environnement lunaire.
Certaines de ces technologies sont actuellement testées à la base Pangaea-X Moon de l’ESA à Lanzarote, dans les îles Canaries. Lanzarote est le cadre idéal pour tester certains des aspects géologiques d'une mission sur la Lune ou sur Mars. Plus précisément, il testera des technologies de prélèvement d'échantillons de roche.
Même quelque chose qui semble aussi simple que de prendre des échantillons de roche est confondu par de multiples difficultés dans un environnement spatial. En particulier, les retards de communication peuvent rendre tout plus difficile. La semaine dernière, une expérience intitulée Analog-1 a testé les aspects scientifiques, opérationnels et de communication d'une mission exploratoire. L'astronaute de l'ESA Matthias Maurer sera localisé à Pangea-X et pilotera à distance un rover situé aux Pays-Bas. Pour ce faire, il utilisera une technologie appelée Electronic Field Book.
L'Electronic Field Book est un outil qui intègre le positionnement en temps réel, le partage de données, le chat vocal et bien plus encore. C’est un essai pour une expérience que l’astronaute de l’ESA, Luca Parmitano, réalisera l’année prochaine depuis la Station spatiale internationale. Le Field Book permet à des scientifiques experts de guider les astronautes dans la collecte des meilleurs échantillons.
Qu'il s'agisse de l'impression 3D de structures, de l'impression 3D biomédicale ou de toutes les autres technologies qui doivent être développées et perfectionnées, il est clair que l'ESA a les yeux rivés sur une base lunaire.
- Communiqué de presse de l'ESA: Future Moon Base
- Communiqué de presse de l'ESA: Base Pangaea-X Moon
- Communiqué de presse de l'ESA: L'impression 3D de la peau, des os et des parties du corps à l'étude pour les futurs astronautes
- Communiqué de presse de l'ESA: Construire une base lunaire avec l'impression 3D
