Programme Artemis : un module italien pour la Lune, des maisons 3D sur Mars. Des biomatériaux de Hong Kong aux projets de la Nasa, ces technologies refaçonnent les habitats spatiaux
Alors que le retour et la présence durable de l'homme sur la Lune se rapprochent grâce au programme Artemis dans les prochaines années,qui intégrera aussi le premier module d'habitation lunaire développé en Italie, la communauté scientifique travaille déjà à la perspective de coloniser Mars.
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Des chercheurs de la Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) ont mis au point une formule innovante pour l'impression 3D de structures d'habitation sur la planète rouge, en combinant trois éléments : gélatine, levure et régolite.
Qu'est-ce que la régolite martienne
L'étude, dirigée par l'ingénieur civil Jishen Qiu, a été publiée dans la revue Chem Circularity et rapportée par Interesting Engineering. (source en italien)
La nouveauté la plus frappante est sans aucun doute la régolite martienne, c'est-à-dire la couche de matériau rocheux — composée de poussière fine, de sable, de cailloux et de fragments de roche — qui recouvre l'ensemble de la surface de la planète.
Le composite mis au point par les chercheurs de Hong Kong l'utiliserait comme base structurelle pour donner du volume et de la masse à la construction.
À cette matière première "locale" s'ajoutent toutefois une levure très particulière, c'est-à-dire modifiée avec des protéines adhésives (sur le modèle de la colle naturelle utilisée par les moules pour s'accrocher aux rochers) et la gélatine, utilisée comme liant et comme nutriment pour la levure.
Dans les expériences menées à la HKUST, les chercheurs ont également tenté de tirer parti du climat glacé de Mars comme lyophilisateur naturel pour économiser de l'énergie et éviter la fusion des minéraux.
Lors du procédé dans l'imprimante 3D, ils ont donc recouru à de basses températures et à une pression atmosphérique réduite pour favoriser la sublimation de la glace en vapeur, générant une mousse solide et légère.
Les tests réalisés dans des environnements simulés ont finalement confirmé une résistance du nouveau matériau à la compression, à un niveau comparable à celui du béton léger, idéal donc pour construire des structures à plusieurs étages, entièrement recyclables.
Certaines difficultés restent toutefois à résoudre pour la durabilité de cette architecture martienne, parmi lesquelles la capacité de survie des micro-organismes dans l'environnement de la planète et la dépendance à l'égard de ressources envoyées depuis la Terre.
Des biomatériaux pour l'architecture circulaire aux projets de la Nasa
L'utilisation de la levure dans les technologies de fabrication en 3D a déjà un précédent dans les laboratoires de la Chalmers University of Technology, en Suède, comme le documente MaterialDistrict (source en italien).
L'équipe suédoise a créé un hydrogel développé à partir de levure et de cellulose pour produire des composants architecturaux biodégradables. Cette approche montre par ailleurs que la valorisation des déchets de l'industrie alimentaire peut favoriser l'architecture circulaire, aussi bien sur Terre que dans les missions spatiales.
Parallèlement à la recherche académique, le secteur aérospatial développe l'impression 3D à l'échelle industrielle pour des habitats spatiaux. Comme le rapporte Rinnovabili.it (source en italien), la Nasa a alloué ces dernières années environ 57,2 millions de dollars au projet Olympus, dédié à la construction d'infrastructures permanentes sur la Lune et sur Mars.
Parmi les développements opérationnels de ces technologies figure Mars Dune Alpha, une structure de 150 mètres carrés imprimée en 3D à Houston. Ce module d'habitation a été utilisé par la Nasa dans les missions analogues Chapea pour tester la vie humaine sur Mars, jetant les bases des futures colonisations humaines dans l'espace.