Un Excavateur Autonome pour Construire des Murs en Pierre sur la Lune

Une Innovation Technologique

Des chercheurs suisses ont proposé l’idée fascinante d’utiliser un excavateur robotique autonome pour ériger un mur en pierre sèche, servant de protection autour d’une plateforme de lancement sur la Lune. Ce projet innovant pourrait révolutionner la manière dont nous construisons dans des environnements extraterrestres.

Utilisation de Matériaux Locaux

L’excavateur serait conçu pour exploiter des matériaux disponibles sur place, évitant ainsi les coûts exorbitants liés au transport de matériaux depuis la Terre. En collectant des roches directement sur la surface lunaire, l’engin pourrait ériger un mur circulaire d’un rayon variant entre 50 et 100 mètres (164 à 328 pieds).

Fonctionnalités de l’Excavateur

Jonas Walther, l’auteur principal de l’étude, a expliqué que « l’excavateur serait utilisé à la fois pour rassembler les blocs de pierre et pour construire le mur. » Cette approche permettrait non seulement de réduire les coûts, mais aussi de maximiser l’efficacité des opérations lunaires.

Un Projet Visionnaire

L’idée d’un mur en pierre sur la Lune n’est pas simplement théorique. Avec l’essor des missions lunaires prévues dans les prochaines années, comme le programme Artemis de la NASA, la nécessité de structures de protection devient de plus en plus pressante. En 2023, la NASA a annoncé des plans pour établir une présence humaine durable sur la Lune d’ici 2028, rendant ce type de technologie d’autant plus pertinent.

Conclusion

L’utilisation d’un excavateur autonome pour construire des murs en pierre sur la Lune représente une avancée significative dans l’exploration spatiale. En tirant parti des ressources locales, cette technologie pourrait non seulement faciliter les missions lunaires, mais aussi poser les bases d’une colonisation future. Les recherches continuent, et l’avenir de la construction sur la Lune semble prometteur.

La Protection des Infrastructures Lunaires : Un Défi Crucial

Introduction à la Recherche

Walther a mené ses recherches pour son mémoire de maîtrise à l’ETH Zurich et est actuellement employé par Venturi Lab, une entreprise suisse qui collabore avec d’autres sociétés sur la conception de rovers lunaires, en se spécialisant dans les roues.

Les Risques Environnementaux sur la Lune

Si l’humanité envisage un retour permanent sur la Lune et l’établissement d’une base, il sera essentiel de protéger cette infrastructure des gaz d’échappement et des débris générés par les lancements et atterrissages de fusées. Les particules de poussière, les petits débris et les gaz issus des moteurs peuvent s’avérer dangereux. Cela a été illustré lorsque l’équipage d’Apollo 12 a rapporté la sonde Surveyor 3, qui avait subi des dommages dus à la poussière soulevée par le module lunaire Intrepid.

De plus, les gaz d’échappement du vaisseau Starship de SpaceX, qui sera utilisé lors de la mission Artemis 3 de la NASA pour ramener des astronautes sur la surface lunaire, devraient avoir un impact sur l’environnement lunaire sur plusieurs centaines de mètres, voire jusqu’à quelques kilomètres. Cela souligne la nécessité d’un bouclier anti-explosion pour protéger les infrastructures futures.

Innovations Technologiques pour l’Excavation Lunaire

Walther évoque un prototype terrestre de son excavateur lunaire. Dans un article publié en 2023 dans la revue Science, une équipe dirigée par Ryan Luke Johns de l’ETH Zurich a conçu un robot autonome capable d’extraire des matériaux pour construire un mur en pierres sèches sur Terre. Cette recherche adapte cette technologie à un environnement lunaire.

Les défis que cette technologie devra surmonter sur la Lune incluent la distance que le véhicule devra parcourir pour collecter suffisamment de matériaux bruts pour construire un bouclier, l’énergie nécessaire pour ce faire, ainsi que la source de cette énergie.

Avantages des Murs en Pierres Sèches

Cependant, les avantages de cette méthode, selon Walther et son équipe, surpassent largement ceux d’autres techniques de construction. Par exemple, un mur en pierres sèches construit avec des rochers prélevés sur la surface lunaire ne nécessite pas les méthodes de traitement des matériaux énergivores que d’autres techniques pourraient exiger, comme le chauffage pour cimenter les matériaux. De plus, Walther souligne que les murs en pierres sèches, bien que rudimentaires, peuvent avoir une longévité remarquable.

« Certains murs en pierres sèches sur Terre ont résisté pendant des milliers d’années », a déclaré Walther. Bien que ces structures lunaires n’aient pas besoin de durer aussi longtemps, l’érosion considérablement réduite sur la Lune (absence d’air, d’eau et de vent, seulement l’érosion spatiale due aux particules cosmiques) signifie que les seules forces auxquelles un mur devrait résister seraient les explosions des fusées au décollage ou à l’atterrissage. L’équipe de Walther estime que la pression sur le bouclier anti-explosion due aux gaz expulsés par une fusée Starship de SpaceX serait de 1 135 Pascals, ce qui est très faible comparé à la pression atmosphérique standard sur Terre de 101 000 Pascals.

Collecte des Matériaux : Un Défi Énergétique

La partie la plus chronophage et énergivore consiste à collecter les matériaux. L’équipe de Walther estime que la capacité de charge de l’excavateur serait de 10 mètres cubes (353 pieds cubes) de rochers. Pour construire un anneau de bouclier avec un rayon de 50 mètres, une circonférence de 314 mètres (1 030 pieds) et une hauteur de 3,3 mètres (10,8 pieds), il faudrait environ 1 000 mètres cubes (35 314 pieds cubes) de rochers lunaires (définis comme des pierres de plus de 25,6 centimètres, soit environ 10 pouces).

L’excavateur devra se déplacer et trouver tout ce matériel sur la Lune elle-même. L’équipe de Walther a étudié des images de deux sites potentiels où une base lunaire pourrait être établie, notamment la crête de connexion Shackleton-Henson qui relie les cratères Shackleton et Henson dans la région polaire sud de la Lune, un site d’atterrissage possible pour Artemis 3.

Exploration de la Construction Lunaire : L’Excavateur Autonome et le Mur en Pierre Sèche

Une Nouvelle Approche pour la Construction sur la Lune

Près du cratère Aristarchus, dans l’Océan des Tempêtes, se trouve le dépôt pyroclastique du plateau d’Aristarchus. Des images capturées par la caméra à angle étroit de la sonde spatiale Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA, capable de détecter des rochers d’un diamètre de 2 mètres, ont permis à l’équipe de Walther d’estimer la quantité de petits rochers invisibles en utilisant des lois de fréquence de taille des rochers. En raison de la prévalence de rochers plus petits, ils ont ensuite appliqué un algorithme pour déterminer le chemin le plus efficace que l’excavateur pourrait emprunter pour collecter les matériaux bruts et les ramener au site de construction, effectuant plusieurs allers-retours. La distance totale parcourue a été estimée entre 776 et 880 kilomètres, bien que ce chiffre puisse varier en fonction de la capacité de charge et de l’accessibilité des matériaux, beaucoup étant supposés se trouver au bas des pentes.

Des Distances Réalistes pour les Missions Lunaires

Walther souligne que, bien que cette distance puisse sembler considérable, elle n’est pas irréaliste. Le véhicule lunaire (LTV) en cours de développement pour le programme Artemis, ou le rover conceptuel de la NASA nommé Endurance, devrait être capable de parcourir des distances similaires.

Efficacité Énergétique de la Construction

L’excavateur et le mur en pierre sèche consommeraient également beaucoup moins d’énergie que d’autres méthodes, comme le coulage de murs en ciment. L’équipe de Walther a calculé que l’excavateur utiliserait entre 9 et 10 gigajoules d’énergie pour construire un quart du bouclier de protection. En revanche, le coulage de régolithe, qui consiste à chauffer le régolithe jusqu’à ce qu’il fonde puis à le verser dans des moules pour le laisser refroidir, nécessiterait 1 250 gigajoules pour la même portion. Le chauffage par micro-ondes serait encore plus énergivore, utilisant entre 6 440 et 17 500 gigajoules selon la densité du matériau. Ainsi, l’excavateur autonome construisant un mur en pierre sèche serait au moins deux ordres de grandeur moins énergivore.

Considérations Énergétiques pour une Base Lunaire

Cette efficacité est cruciale sur la Lune, où une base lunaire isolée devra être économe en énergie, surtout au début. Le temps total estimé pour construire le bouclier de protection serait d’environ 63 jours terrestres, sans compter les temps de recharge. Si l’excavateur utilise l’énergie solaire, il devra entrer en hibernation tous les quinze jours pendant la nuit lunaire, ce qui doublerait le temps de construction à au moins 126 jours. Des stations de recharge portables ou l’équipement de l’excavateur avec une source d’énergie nucléaire, comme un générateur thermoélectrique à radioisotope (RTG), similaire à ceux des rovers martiens Curiosity et Perseverance mais plus puissants, pourraient réduire ces délais.

Perspectives d’Avenir sur Mars

Bien que le mur en pierre sèche puisse présenter des lacunes, Walther admet qu’une étude plus approfondie est nécessaire pour évaluer si ces lacunes pourraient compromettre la structure ou la protection d’une base lunaire. Cependant, son équipe envisage que l’excavateur pourrait être encore plus efficace sur Mars, où la densité de rochers est plus élevée sur une surface plus petite, ce qui réduirait le temps de conduite et la consommation d’énergie.

Défis et Avancées du Programme Artemis

Le prototype terrestre démontre qu’une version lunaire pourrait être développée dans un délai relativement court. Toutefois, cela dépendra des avancées du programme Artemis de la NASA, avec Artemis 2 déjà reporté jusqu’en septembre 2025 au plus tôt, et Artemis 3, qui marquera le premier atterrissage sur la Lune depuis Apollo 17 en 1972, n’ayant pas de calendrier défini. L’avenir des missions au-delà d’Artemis 3 reste incertain, mais si un effort est fait pour établir une base sur la surface lunaire, l’excavateur autonome et ses murs en pierre sèche pourraient jouer un rôle essentiel dans la construction rapide de structures.