Produire des briques de régolithe lunaire à l’aide des micro-ondes

Le programme Artemis de la NASA (National Aeronautics and Space Administration), en plus d’envoyer de nouveaux astronautes sur la Lune, vise également à y établir une base pérenne d’ici à 2028. Cela signifierait la construction de multiples infrastructures comme des murs anti-souffle, des routes, des aires de lancement/alunissage, et bien sûr des habitats. Or, transporter les matériaux nécessaires à ce chantier pharaonique depuis la Terre serait une ruine. En effet, chaque kilogramme transféré coûterait près de 1,1 million d’euros ! La meilleure solution serait donc de parvenir à exploiter les ressources sur place. Une idée que Hyunwoo Jin, du Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) de Goyang (Corée du Sud), et son équipe de recherche ont exploré dans un article publié le 1^er juillet 2024 dans le Journal of Building Engineering.

Préchauffer : le secret de l’homogénéité des briques

Pour bâtir, il faut des briques. Mais en quel matériau ? Sur notre satellite naturel, on trouve principalement du régolithe – un condensé de poussières et de roches lunaires – qui devrait faire l’affaire. Reste à savoir comment apprendre à le façonner alors que cette manne se situe à plus de 380 000 kilomètres de la Terre… Heureusement, les missions Apollo qui ont eu lieu en 1969 et 1972 ont permis le rapatriement de quelque 382 kg d’échantillons de surface lunaire. À partir des informations fournies par ces échantillons, plusieurs simulants de régolithe ont été mis au point. Celui fabriqué par le KICT porte le nom de KLS-1 (pour Korea Lunar Simulant). C’est ce matériau conçu pour imiter une majorité de propriétés du régolithe lunaire que l’équipe de Hyunwoo Jin s’est évertuée à modeler. Son objectif : parvenir à une brique de KLS-1 parfaitement homogène.

Pour réaliser ce tour de force, les scientifiques ont cherché un moyen de chauffer leur imitation de régolithe lunaire de manière totalement uniforme. Ils se sont donc tournés vers la technique du frittage par micro-ondes. Celle-ci consiste à chauffer une pièce compactée – ici la brique de 10*10*5 cm de KLS-1 – à une température inférieure au point de fusion du matériau. Les premiers résultats étaient prometteurs, mais un souci persistait. En effet, des fissures internes à la brique apparaissaient au moment du dégazage. Finalement, Hyunwoo Jin et ses collègues ont découvert que préchauffer la brique dans un four sous vide à 250° C prévenait la formation des fissures. Pour s’assurer de la bonne homogénéité de leur brique, les chercheurs ont effectué des carottes qu’ils ont soumises à différentes mesures : densité, porosité et force de compression. Les résultats de 2,11 g/cm³, 29,23 % et 13,66 MPa ne déviaient des valeurs standards que de 0,03, 1,01 et 1,76 respectivement. Cette première validation de la technologie mise en œuvre devrait bientôt être suivie d’une autre, cette fois en environnement spatial.