Au cours des prochaines décennies, la NASA, l'Agence spatiale européenne (ESA), la Chine et la Russie prévoient toutes de créer des avant-postes sur la surface lunaire qui permettront une présence humaine permanente. Ces propositions visent à tirer parti des progrès de la fabrication additive (aka. Impression 3D) avec l'utilisation des ressources in situ (ISRU) pour relever les défis particuliers de la vie et du travail sur la Lune.
Pour le bien de leur village lunaire international, l'ESA a expérimenté le «lunacrete» - un régolithe lunaire combiné avec un agent de liaison pour créer un matériau de construction. Mais récemment, une équipe de chercheurs a mené une étude (en coopération avec l'ESA) qui a révélé que Lunacrete fonctionne encore mieux si vous ajoutez un ingrédient spécial que les astronautes fabriquent tout seuls - l'urine!
Plus précisément, l'urée chimique, un composé organique présent dans l'urine des animaux. L'équipe responsable de cette découverte était dirigée par Shima Pilehvar du Østfold University College et comprenait des membres de la Norvège, de l'Espagne, des Pays-Bas et de l'Italie. Leurs recherches, récemment publiées dans le Journal of Cleaner Production, a été soutenu par le Centre européen de recherche et de technologie spatiales (ESTEC) de l’ESA.
Comme ils le décrivent dans leur étude, l'équipe a mené plusieurs expériences pour déterminer le potentiel de l'urée à agir comme plastifiant. Une fois incorporés dans le béton, ils voulaient voir si cela ramollirait le mélange initial et le rendrait plus souple avant le durcissement. Les tests ont consisté à utiliser un régolithe lunaire simulé développé par l'ESA avec de l'urée et divers plastifiants, puis à imprimer en 3D le produit résultant.
Ramón Pamies, professeur à l'Université polytechnique de Carthagène (UPCT) et co-auteur de l'étude, a décrit comment le lunacrete sera fabriqué par les astronautes dans un récent communiqué de presse du Sinc:
«Pour fabriquer le béton géopolymère qui sera utilisé sur la lune, l'idée est d'utiliser ce qui est là: du régolithe (matériau meuble de la surface de la lune) et de l'eau de la glace présente dans certaines régions. Mais de plus, avec cette étude, nous avons vu qu'un déchet, comme l'urine du personnel qui occupe les bases lunaires, pouvait également être utilisé. Les deux principaux composants de ce fluide corporel sont l'eau et l'urée, une molécule qui permet de rompre les liaisons hydrogène et, par conséquent, de réduire les viscosités de nombreux mélanges aqueux. »
Les expériences ont été réalisées au Østfold University College en Norvège, où les échantillons ont été façonnés et testés. Ils ont également été soumis à une analyse à l'UPCT en utilisant une technique connue sous le nom de diffraction des rayons X. Les expériences ont montré que les échantillons fabriqués avec de l'urée étaient capables de tolérer des charges de poids élevées tout en restant presque entièrement dans la même forme.
Pour voir comment ils subiraient des variations de température extrêmes, comme celles présentes sur la Lune, les échantillons ont également été chauffés à 80 ° C (176 ° F) puis congelés, encore et encore. Après huit cycles de gel-dégel, leur résistance a été testée à nouveau et s'est révélée encore plus forte. En bref, ces tests ont montré qu'une autre pratique in situ (utilisant les latrines) pourrait aider à la construction de bases lunaires capables de manipuler les éléments.
Bien que ces résultats soient encourageants (même s'ils sont un peu), l'équipe souligne que des tests supplémentaires doivent être effectués et qu'un processus d'extraction n'a pas encore été conçu. Comme Anna-Lena Kjøniksen, une chercheuse du Østfold University College qui a supervisé l'étude, a indiqué:
«Nous n'avons pas encore étudié la façon dont l'urée serait extraite de l'urine, car nous évaluons si cela serait vraiment nécessaire, car peut-être que ses autres composants pourraient également être utilisés pour former le béton géopolymère. L'eau réelle dans l'urine pourrait être utilisée pour le mélange, ainsi que celle qui peut être obtenue sur la Lune, ou une combinaison des deux. "
L'équipe a également souligné la nécessité de tests supplémentaires pour voir quel matériau de construction serait optimal pour la création de bases lunaires. En plus de la résilience et de la tolérance à la chaleur et au froid extrêmes, il devra également être quelque chose qui peut être produit en masse par des imprimantes 3D. Hélas, ce ne sont que l'un des défis de la construction d'une base lunaire.
Mais comme le montre cette étude, ces défis offrent la possibilité de faire preuve de créativité. À mesure que nous nous rapprochons de plus en plus du point où des missions lunaires clés sont programmées - comme le projet Artemis, juste pour commencer - nous pouvons nous attendre à ce que des solutions plus créatives soient proposées.
