Des chercheurs de l’Université de Arkansas ont imprimé en 3D des briques modulaires à partir de poussière lunaire simulée, ouvrant la voie à la construction de bases sur la Lune.
Impression 3D de régolithe sans liant
La fabrication de structures permanentes sur la Lune pourrait s’appuyer sur des matériaux directement disponibles sur place, réduisant ainsi les charges transportées depuis la Terre.
Des chercheurs de l’Université de Arkansas ont utilisé une imprimante 3D pour façonner des blocs de construction empilables à partir de régolithe pur, la couche de poussière et de fragments rocheux qui recouvre la surface lunaire. Leurs résultats ont été publiés dans la revue NPJ Advanced Manufacturing.
L’équipe a employé une technique de fabrication additive appelée fusion sur lit de poudre par laser. Une fine couche de poudre est étalée sur un plateau, puis une source lumineuse puissante chauffe certaines zones pour lier les particules entre elles par frittage. Le plateau descend ensuite pour recevoir une nouvelle couche de matériau.
« Rien d’autre ne sert de liant. La poudre de régolithe se lie à elle-même, » a expliqué Cole McCallum, premier auteur de l’étude et étudiant de premier cycle à l’université au moment des travaux.
Le jeune chercheur a débuté ses travaux dans le laboratoire de Wan Shou dès le début de ses études de premier cycle en raison de la volonté de son professeur d’impliquer les étudiants dans la recherche.
Pour mener à bien ces expériences, Cole McCallum et Wan Shou ont obtenu du Lunar Highlands Regolith Simulant, un produit commercial imitant les échantillons rapportés par les missions Apollo dans les années 1960 et 1970. Contrairement à d’autres méthodes nécessitant des agents de liaison provenant de la Terre, cette approche vise à s’affranchir de tels apports extérieurs.
Formes modulaires et contraintes mécaniques
Contrairement aux sols terrestres, le régolithe ne contient aucune matière organique. Il est composé de particules anguleuses formées au fil des milliards d’impacts d’astéroïdes et de micrométéorites. Les chercheurs ont utilisé le simulant Lunar Highlands Regolith Simulant, conçu pour imiter les échantillons rapportés par les missions Apollo.
L’équipe a produit des blocs de quelques centimètres de large en forme de croix et de la lettre H. Ces géométries permettent d’assembler les pièces à la manière de briques de construction LEGO. Les chercheurs soulignent toutefois que ces objets purement minéraux affichent une porosité plus élevée et une résistance mécanique inférieure à ceux fabriqués avec des liants chimiques.
« Ces structures que nous fabriquons peuvent être autoportantes, » a précisé McCallum. « Mais j’hésiterais à dire que notre processus pourrait être utilisé pour quelque chose qui supporte d’autres charges pour l’instant. »
Des aérogels protègent les habitats lunaires
En parallèle, des chercheurs de Purdue University élaborent des aérogels isolants combinant de la cellulose issue de déchets de papier ou de carton et un simulant de régolithe lunaire. Leurs travaux, publiés dans ACS Sustainable Chemistry & Engineering, visent à protéger les habitats lunaires des amplitudes thermiques extrêmes qui caractérisent l’environnement de la Lune.
Le matériau atteint une conductivité thermique de 0,030 W/m·K avec une porosité maximale de 99 pour cent. La production implique un broyage des composants dans un broyeur à planétaire, suivi d’un séchage. Les chercheurs étudient actuellement la lyophilisation comme méthode de fabrication plus adaptée aux conditions lunaires que le séchage supercritique traditionnel.
Alexander Wei et Jacob Staker collaborent également avec Haiquan Guo et Jamesa Stokes, chercheurs au Glenn Research Center de la NASA, sur ces projets de recherche soutenus par la National Science Foundation et l’Indiana Space Grant Consortium.
À ne pas manquer