Exploiter la Lune : le pôle sud concentre les intérêts

Le pôle sud de la Lune se situe sur un des bords du bassin Pôle Sud-Aitken, un immense cratère d’impact de 2500 km de diamètre et d’une profondeur de 12 à 13 km, au sein duquel se dessinent d’autres cratères plus petits comme Shackelton, Apollo ou Von Karman – c’est dans ce dernier, sur la face cachée de la Lune, que s’est posé l’atterrisseur chinois Chang’e 4 en janvier 2019. Le pôle sud regroupe à lui seul des intérêts scientifiques et des intérêts économiques et stratégiques. L’exploration et l’installation au pôle sud doivent permettre d’en connaître plus sur l’histoire de la Lune, sur les ressources énergétiques et minières qui s’y trouvent, et de tester les différentes technologies nécessaires à des installations plus lointaines telles que Mars.

De l’eau, de l’eau !

Depuis longtemps les scientifiques suspectent la présence d’eau sur la Lune, principalement sous forme de glaces. Détectées avec certitude il y a quelques années, on commence désormais à en faire une carte de leur répartition. Au pôle sud, les glaces seraient situées plutôt dans les parties sombres et froides des cratères. Il est probable qu’elles soient emprisonnées dans les sols. On estime aujourd’hui que le pôle sud renfermerait entre 10000 et 100 millions de tonnes de glaces. Cependant, leur profondeur, l’épaisseur des différentes couches, leur nature précise, leur origine et leur âge ne sont pas connus et pour les savoir avec précision, il est nécessaire de faire des prélèvements sur place.

La récupération de l’eau est la première étape vers une activité humaine et minière sur la Lune. Essentielle pour supporter la vie humaine, elle est aussi essentielle à la plupart des process d’extraction ou de traitement des minerais et elle pour l’instant identifiée comme le support privilégié pour fabriquer des carburants pour les engins spatiaux (via craquage, en séparant hydrogène et oxygène). Le carburant pourrait servir autant pour les engins retournant sur Terre avec une cargaison ou un équipage que pour les engins en partance pour d’autres destinations spatiales (Mars, Titan etc) ou encore pour le ravitaillement en orbite basse de satellites par exemple.

Pour exemple, United Launch Alliance, co-entreprise montée par Boeing et Lockheed Martin qui possède les lanceurs moyens/lourds Atlas V, Delta IV, et développe actuellement le Vulcan, proposait dès 2016 de fixer le prix du carburant fabriqué sur la Lune et livré en orbite basse à  3000$/kilo.

L’indispensable maîtrise de l’exploitation des glaces lunaires explique ainsi que les principaux projets à venir sur la Lune concerne des envois de robots d’exploration pour connaître l’état et la disponibilité des glaces ou de tests de technologies visant à extraire l’eau du régolithe, et pour les plus ambitieux à tester les premières technologies de craquage à petite échelle.

Les plus optimistes pensent que l’activité minière glacière débutera d’ici une dizaine d’années. Le temps de mieux connaître la ressource et de développer les technologies adéquates.

Pôle sud, soleil et nuit à la fois

Parmi les obstacles à l’installation durable sur la Lune, la nuit lunaire n’est pas des moindres. Les températures chutent alors drastiquement et l’exploration ou l’activité humaine risquent d’être alors limitées. Mais justement le pôle sud présente des régions où la lumière du soleil reste suffisante pendant 200 jours lunaires consécutifs. Ces régions, généralement situées sur des crêtes ou des rebords de cratères sont donc parfois à proximité des régions sombres où se trouvent le plus de glace. Une alliance de choix pour une installation où le photovoltaïque serait une source d’énergie principale.

Des ressources minières en abondance ?

L’étude des roches lunaires rapportées sur Terre par les missions Apollo et les explorations qui ont suivi ont permis d’identifier la présence de plusieurs ressources potentiellement intéressantes. Il s’agit notamment d’eau, d’hélium 3 et de nombreuses terres rares. L’hélium 3 est un isotope particulier de l’hélium que l’on trouve très peu sur Terre mais qui est très courant dans l’espace. Il est à la base de certains procédés de fusion nucléaire actuellement à l’étude qui, s’ils aboutissent, pourraient être consommateurs de cet isotope lunaire. Selon les données de la sonde chinoise Chang’e 1 enregistrées en 2009, les réserves en hélium 3 de la Lune sont évaluées à 100 000t. Il serait intégré au régolithe ou présent à faible profondeur. Pour repère, on estime que l’Union européenne et les Etats-Unis consommerait 200t d’hélium 3 en un an pour assurer leurs besoins énergétiques.

Quant aux terres rares, elles sont devenues aujourd’hui des éléments essentiels de tous les appareils électroniques. La Chine produit à elle seule entre 70 et 90 % de ces terres rares. Mais, le désastre écologique associé à cette exploitation est tel que la Chine limite depuis plusieurs années ces exportations. Les terres rares, malgré leur nom, sont courantes sur Terre, mais de manière très diffuse, nécessitant de traiter d’énormes quantité de minerais pour les récupérer. Aussi, délocaliser leur production dans l’espace, sur la Lune par exemple, est une option à l’étude pour préserver les ressources terrestres et pour limiter les tensions géostratégiques autour de ces matières premières devenues essentielles.

Cependant, l’exploitation lunaire de ces éléments restent très sujettes à caution. En effet, les estimations et analyses révèlent une présence dans des quantités infimes par kilogramme. Sera-t-il viable, faisable et économiquement intéressant de transformer la Lune en gruyère pour quelques kilogrammes de ces terres ? A court-moyen terme (10-20 ans), l’activité minière lunaire sera donc uniquement glacière. L’exploitation éventuelle d’autres ressources géologiques, si elle vient par la suite, se dessine plutôt à l’échéance d’une cinquantaine d’années. Mais d’autres pistes minières spatiales sont à l’étude comme l’exploitation des astéroïdes par exemple.