Faire fondre la poussière de lune avec des lasers

La technologie MOONRISE doit être utilisée sur la Lune et y faire fondre la poussière lunaire avec le laser. (Image : LZH)

Un système modulaire a été développé à la TU Berlin, permettant de reproduire les différentes compositions du régolithe aux sites d'atterrissage possibles en utilisant des roches terrestres. (Image : Susanne Baumann)

Sur le bras robotique du rover lunaire MRA3D, le laser MOONRISE a déjà réussi à faire fondre des trajectoires entières de régolithe artificiel. (Image : LZH)

Impression 3D sur la Lune : des chercheurs du Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) et de l’Université Technique (TU) de Berlin prévoient un vol vers la Lune, afin de faire fondre la poussière lunaire avec un faisceau laser. Dans le cadre du projet MOONRISE, l’équipe de chercheurs souhaite répondre à la question de savoir comment, à l’avenir, nous pourrions fabriquer des sites d’atterrissage, des routes ou des bâtiments à partir de poussière lunaire à l’aide d’un laser. Pour cela, les chercheurs veulent transporter un système laser sur la surface lunaire, capable de faire fondre la poussière rocheuse présente partout. L’intelligence artificielle doit soutenir le processus laser. L’objectif est de démontrer que la fusion laser fonctionne sur la Lune – et qu’à terme, elle pourra être utilisée pour fabriquer une infrastructure imprimée en 3D pour une base lunaire.

Que ce soit d’un point de vue scientifique ou économique, notre satellite naturel est une cible très prisée. Non seulement des milliardaires souhaitent faire voler leurs passagers payants autour de la Lune, mais l’Agence spatiale européenne (ESA) a également des plans pour un « Moon Village » [1]. En effet, la face cachée de la Lune, toujours sombre, pourrait accueillir de puissants télescopes spatiaux, et la gravité plus faible ainsi que l’absence d’atmosphère en font une étape idéale pour le déploiement de missions vers des destinations plus éloignées dans l’espace. Mais comment construire des rampes de lancement, des sites d’atterrissage et des bâtiments sur la surface lunaire ? « Avec des coûts pouvant atteindre un million de dollars par kilogramme, un transport complet du matériel depuis la Terre vers la Lune serait extrêmement coûteux », explique Jörg Neumann, chef de projet MOONRISE au LZH.

Des maisons en poussière lunaire

La poussière de roche lunaire, aussi appelée régolithe, est en revanche abondamment présente sur la Moon et pourrait servir de matière première pour l’impression 3D. L’utilisation et le traitement des matériaux locaux sont également désignés sous le terme d’In-Situ Resource Utilization (ISRU) dans l’exploration spatiale – et pourraient être un facteur déterminant pour faire avancer l’exploration de la Lune et de l’espace.

La technologie déjà démontrée sur Terre

Les bases du projet sont déjà posées. Dans le cadre d’un projet précurseur financé par la VolkswagenStiftung, l’équipe de chercheurs a développé un laser compact et robuste, testé avec succès dans un laboratoire sur le bras robotique d’un rover lunaire. De plus, les scientifiques ont réussi à faire fondre du régolithe dans l’Einstein Elevator du « Hannover Institute of Technology » (HiTEC) de l’Université Leibniz de Hanovre, sous gravité lunaire. L’étape suivante consiste à préparer le laser pour le vol vers la Lune. Les chercheurs du LZH et de la TU Berlin souhaitent développer un modèle de vol du laser, adapté à une utilisation dans l’espace.

Intelligence artificielle pour une utilisation sur la Lune

Le laser sera assisté par une intelligence artificielle (IA). Une caméra prendra des photos sur la Lune, qui seront ensuite analysées par les chercheurs sur Terre à l’aide d’un système de traitement d’image intelligent. Ce système doit aider à analyser la poussière lunaire fondue au laser et permettre aux scientifiques sur Terre de réaliser un contrôle de processus et de qualité basé sur l’IA.

Paysage lunaire à la TU Berlin

Le grand défi : l’IA doit être entraînée en amont pour une utilisation sur la Lune. La TU Berlin va créer un laboratoire où le régolithe sera photographié dans des conditions d’éclairage simulant celles de la Lune. Un pool d’images sera ainsi constitué pour permettre à l’IA d’apprendre. « De plus, au cours des dernières années, un kit de construction de régolithe a été développé, permettant de reproduire précisément les différentes zones d’atterrissage en fonction de leurs propriétés. Ce kit sera adapté dans le cadre du projet à la zone d’atterrissage finale sur la Lune, afin que le laser et l’IA puissent être calibrés pour la mission réelle », explique Benedict Grefen du groupe de travail « Exploration et Propulsion » du département de technologie spatiale (RFT) de la TU Berlin. Le « modèle analogique de surface » ainsi créé sera également utilisé lors de la mission pour soutenir les décisions.

Vol vers la Lune en 2024

Le projet MOONRISE-FM a une durée de trois ans et est financé par le ministère fédéral de l’Économie et de la Protection du Climat à hauteur de 4,75 millions d’euros. Le gestionnaire du projet est le Centre allemand de l’aérospatiale (DLR). Le lancement de la mission est prévu pour 2024.

Sources : [1] https://blogs.esa.int/janwoerner/2016/11/23/moon-village/