Comment fonctionnent les bases lunaires – et ce qu'il faut pour en construire une

Pourquoi la Lune a besoin d'une base

Depuis la fin de l'ère Apollo en 1972, chaque visite humaine sur la Lune a été de courte durée. Une base lunaire permanente changerait fondamentalement la donne, transformant la Lune d'une destination en une plateforme pour la science, l'extraction de ressources et l'exploration spatiale plus lointaine. Mais construire un avant-poste habitable à 384 000 kilomètres de la Terre est l'un des défis d'ingénierie les plus difficiles que l'humanité ait jamais tenté de relever.

L'environnement hostile

La Lune n'offre ni atmosphère, ni champ magnétique, ni pitié. Sans les couches protectrices de la Terre, la surface lunaire est bombardée par des rayons cosmiques galactiques et des événements de particules solaires qui peuvent endommager l'ADN humain en quelques heures d'exposition non protégée. Selon une étude publiée dans Applied Sciences, un bouclier de régolithe d'environ 2,5 mètres d'épaisseur est nécessaire pour réduire les radiations à des niveaux professionnels sûrs.

La température est tout aussi brutale. Près du pôle Sud – le principal candidat pour un site de base – les zones ensoleillées atteignent 54 °C tandis que les cratères en permanence dans l'ombre plongent à −246 °C. Les micrométéorites frappent la surface à des vitesses allant jusqu'à 72 km/s, et la fine poussière lunaire, chargée électrostatiquement, adhère à tout, abrasant les joints, obstruant les mécanismes et irritant les poumons.

Construire avec la terre lunaire

Le lancement de matériaux de construction depuis la Terre coûte environ 1 million de dollars par kilogramme livré à la surface lunaire. Cela rend l'utilisation des ressources in situ (ISRU) – l'utilisation de ce qui est déjà là – essentielle. Le régolithe lunaire, un mélange de fragments de crusite et de billes de verre ressemblant à de la blanite, s'avère être un matériau de construction étonnamment polyvalent.

Plusieurs approches d'impression 3D sont en cours de développement. L'Agence spatiale européenne s'est associée au cabinet d'architecture Foster + Partners et à la société d'impression 3D D-Shape pour démontrer la fabrication additive à base de régolithe, produisant des blocs structurels de 1,5 tonne à partir de sol lunaire simulé mélangé à un liant d'oxyde de magnésium. La société ICON, basée au Texas, utilise une méthode différente : des lasers de forte puissance font fondre directement le régolithe, qui se solidifie ensuite en structures solides, semblables à de la céramique – aucun liant n'est nécessaire.

Le principal concept d'habitat associe un module gonflable pressurisé apporté de la Terre à une coque de régolithe imprimée en 3D construite autour de celui-ci. La membrane intérieure fournit une atmosphère respirable ; la coque extérieure assure la protection contre les radiations, l'isolation thermique et la protection contre les micrométéorites.

Eau, air et carburant à partir de glace

Les cratères en permanence dans l'ombre du pôle Sud contiennent de la glace d'eau – une ressource qui change tout. Les données de Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA montrent que ces dépôts de glace sont plus importants qu'on ne le pensait auparavant, dispersés dans des dizaines de pièges froids.

L'eau extraite sert un triple objectif. Purifiée, elle devient de l'eau potable. Séparée par électrolyse, elle produit de l'oxygène respirable et de l'hydrogène combustible. La NASA a présenté des plans pour démontrer l'extraction d'oxygène à grande échelle sur la Lune, l'oxygène extrait alimentant à la fois les systèmes de survie et le propergol de fusée pour les véhicules quittant la surface lunaire. Un pipeline d'oxygène proposé relierait les sites d'extraction aux zones d'habitat et de lancement.

Vivre dans un sixième de la gravité

Même si l'abri, l'eau et l'air sont résolus, le corps humain pose son propre défi. La gravité lunaire n'est que d'un sixième de celle de la Terre, et les scientifiques ne savent pas encore si cela est suffisant pour prévenir la perte osseuse, l'atrophie musculaire et les problèmes de vision observés en microgravité sur la Station spatiale internationale. Les séjours de longue durée sur la Lune seront le premier véritable test de la physiologie en gravité partielle.

De l'avant-poste à la colonie

La plupart des agences spatiales envisagent une approche progressive. Les premières missions déploient des rovers robotiques, des instruments scientifiques et des équipements de production d'énergie. Viennent ensuite des modules semi-habitables avec des rotations d'équipage régulières durant des semaines. Finalement, une infrastructure plus lourde permet une occupation continue – une véritable colonie lunaire plutôt qu'un campement.

La collaboration internationale sera essentielle. L'Agence spatiale européenne, la JAXA japonaise et l'ISRO indienne ont toutes investi dans la recherche sur l'ISRU lunaire et l'habitat. L'agence spatiale chinoise a présenté des plans parallèles pour une base au pôle Sud d'ici le début des années 2030.

Les problèmes d'ingénierie sont immenses mais de plus en plus solubles. Les abris en régolithe imprimés en 3D, les systèmes de survie dérivés de la glace et les habitats gonflables sont tous passés du concept au prototype. La question n'est plus de savoir si les humains peuvent vivre sur la Lune – c'est de savoir quand les premiers résidents permanents arriveront.