Comment construire une base lunaire

Cinquante ans après l’alunissage, les entreprises privées rivalisent pour construire des bases permanentes sur la surface lunaire, mais aucune innovation ne peut complètement annuler les risques encourus.

Un demi-siècle après que les humains aient marché pour la première fois sur la lune, un certain nombre d’entreprises privées et de nations prévoient de construire des bases permanentes sur la surface lunaire. Malgré les progrès technologiques réalisés depuis l’ère Apollo, ce sera un véritable défi. Alors par où commencer ?

Les conditions à la surface lunaire sont extrêmes. La période de rotation de la lune est de 28 jours, ce qui donne deux semaines de soleil continu suivies de deux semaines d’obscurité à la plupart des latitudes. Comme la lune n’a pas d’atmosphère significative pour distribuer la chaleur du soleil, les températures pendant la journée peuvent monter jusqu’à 130°C. Entre-temps, les températures nocturnes les plus froides ont été enregistrées à -247°C.

L’absence d’atmosphère protectrice signifie aussi qu’il y a peu de protection contre le rayonnement cosmique nocif. Cela signifie que les habitants de la lune devraient construire des bâtiments dont les murs seraient suffisamment épais pour empêcher le rayonnement d’entrer et utiliser des combinaisons spatiales encombrantes lorsqu’ils quitteraient l’installation. Les murs doivent également être suffisamment solides pour résister aux différences de pression entre l’extérieur et l’intérieur et pour résister à l’impact de micrométéorites – de minuscules points de roche et de poussière qui s’écrasent à grande vitesse sur la surface.
Ces considérations signifient que, lorsque nous élargissons les premières bases et commençons à construire des structures sur la lune, le béton lunaire, qui est un mélange de soufre et d’agrégats (grains ou pierre concassée – le béton normal est un agrégat, ciment et eau) serait une bonne option. C’est parce qu’il n’est pas poreux, qu’il est solide et qu’il n’a pas besoin d’eau, ce qui est rare sur la lune.

Un autre problème est la faible gravité sur la lune, qui n’est qu’un sixième de celle de la Terre. Avec le temps, cela peut causer des problèmes tels que la perte musculaire et osseuse. Tout établissement lunaire permanent doit minimiser ces risques, par exemple en rendant l’exercice obligatoire.

Bien que peu d’agences spatiales aient encore donné des détails sur leurs plans, on peut probablement supposer que les premières bases sur la Lune devront être pré-construites et transportées de la Terre vers la Lune, afin qu’elles puissent être utilisées immédiatement.

Une telle base doit maintenir l’air respirable de façon fiable, ce qui signifie qu’il faut fournir de l’oxygène et éliminer le dioxyde de carbone. La Station spatiale internationale (ISS) utilise l’électrolyse pour décomposer l’eau en oxygène et en hydrogène et évacue le dioxyde de carbone capturé dans l’espace.

SOURCES DE PUISSANCE
Un ingrédient essentiel pour toute base est une alimentation électrique. L’ISS soutient habituellement six astronautes lorsqu’elle est dotée d’un équipage complet et a besoin d’une puissance de 75 à 90 kW pour tout, des systèmes de survie et de l’équipement scientifique au recyclage de l’eau. Selon le nombre de colons lunaires et les tâches qu’ils accomplissent, cette puissance requise peut être considérée comme un minimum absolu.

Une option serait d’utiliser des panneaux solaires. Mais si la base est située dans les régions équatoriales, les panneaux solaires ne produiront de l’électricité que pendant 14 jours consécutifs, suivis de deux semaines d’obscurité. Les colons devraient donc stocker l’énergie dans des batteries et l’utiliser pendant la période sombre. Si la base était placée au pôle nord ou au pôle sud, les panneaux solaires recevraient une lumière solaire constante.

Les réacteurs nucléaires sont une alternative plus fiable à l’énergie solaire. Ces dernières années, on s’est beaucoup intéressé aux réacteurs à fission miniaturisés. Le problème, c’est que même les petits réacteurs peuvent peser plusieurs tonnes, ce qui est un problème étant donné qu’ils devraient être transportés de la Terre. Il y a aussi le risque que nous nous soyons forcés à répandre des matières nucléaires sur un site actuellement vierge.

Les générateurs thermiques de radio-isotopes constituent une autre possibilité. Ils produisent de l’énergie en produisant un courant électrique à partir de la différence de température entre une matière radioactive et un environnement externe plus froid. Sur Terre, ils ne sont pas très efficaces car la température ambiante est assez chaude, mais dans les zones ombragées de la lune, il fait très froid. Ces dispositifs ont souvent été utilisés comme source d’énergie pour les sondes spatiales profondes, qui voyagent trop loin du soleil pour exploiter l’énergie solaire. Mais pour la colonisation lunaire, un très grand nombre serait nécessaire car ils ne sont pas très efficaces pour convertir la chaleur en électricité.

Chaque source d’énergie potentielle a ses avantages et ses inconvénients, mais les panneaux solaires sont la meilleure option si vous pouvez les placer au bon endroit.

ALIMENTATION ET EAU
Il est clair que les habitants d’une base lunaire devraient survivre avec une alimentation essentiellement végétale. La viande et les autres aliments devraient être fournis par des navires ravitailleurs, car l’agriculture a besoin d’une grande infrastructure en place pour être pratique. Il est cependant théoriquement possible de cultiver des plantes dans le sol lunaire – les modèles informatiques montrent que la tomate et le blé pourraient germer.

Les plantes auront besoin de beaucoup d’espace pour pouvoir fournir suffisamment de nourriture – la base doit être assez grande pour que cela soit possible. Bien que de nombreux éléments nutritifs pour les cultures soient disponibles dans le sol lunaire, l’absence d’azote, essentiel à la croissance des plantes, demeure un défi de taille. Il y a aussi des niveaux élevés de métaux comme l’aluminium et le chrome, qui peuvent être toxiques pour les plantes.

Nous pouvons éliminer certains de ces problèmes en utilisant une technique connue sous le nom de culture hydroponique – cultiver des plantes dans l’eau plutôt que dans le sol, avec des lumières LED fournissant une lumière solaire artificielle. Par exemple, ceci peut être effectué dans une pièce interne sans fenêtre.

Un inconvénient de la culture hydroponique est la quantité d’eau nécessaire. L’eau peut facilement être recyclée à l’aide des techniques actuelles d’écoulement des lavabos et des douches, de la sueur et de l’urine, bien qu’inévitablement, une partie soit perdue et doive être renouvelée. Heureusement, il est possible d’extraire de petites quantités de glace d’eau de la lune, surtout aux pôles.

La dernière considération majeure pour toute future colonie lunaire est la santé et la sécurité. Les risques potentiels de l’exploration sont bien documentés. Nous avons de la difficulté à récupérer les personnes malades dans des endroits inaccessibles comme l’Antarctique, où le soutien médical est limité pendant les mois d’été et pratiquement inexistant pendant les mois d’hiver. Cela suggère qu’une base lunaire devrait être autosuffisante sur le plan médical, ce qui nécessiterait d’envoyer plus de poids sur la lune sous forme d’équipement médical et de personnel qualifié.

En fin de compte, nous disposons de la technologie nécessaire pour rendre viable une base lunaire, mais aucune innovation ne peut nier complètement les risques qu’elle comporte. La question de savoir si une telle base ira de l’avant ou non dépendra de ce calcul, peut-être plus que toute autre. La question est de savoir si, en tant que société, nous avons l’estomac pour l’établissement lunaire, ainsi que la laitue lunaire, ou non.

Ian Whittaker est chargé de cours à l’Université Nottingham Trent et Gareth Dorrian est chercheur postdoctoral en sciences spatiales à l’Université de Birmingham. Cet article a été republié à partir de The Conversation

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