Les mineurs lunaires étaient particulièrement jubilatoires cette semaine lorsque les scientifiques ont déclaré avoir trouvé des preuves convaincantes de la glace d'eau sur la surface lunaire. Il y a beaucoup plus de glace là-bas que nous ne le pensions, et maintenant nous savons exactement où elle se trouve. Cela pourrait grandement simplifier l'extraction future de l'eau.
Bien avant cette découverte, les scientifiques tentaient de trouver de l'eau qui pourrait se cacher à la surface de la lune. C'est une ressource qui sera extrêmement précieuse pour les futures missions à long terme sur la Lune, car l'eau est essentielle à la vie ici sur Terre. Il peut être recyclé dans l'habitat lunaire ou utilisé pour boire ou se baigner. De plus, avec son aide, il serait possible de faire pousser les plantes nécessaires pour nourrir les futurs habitants lunaires.
L'utilisation la plus importante et la plus immédiate de l'eau lunaire est peut-être le carburant pour fusée. Les principaux composants de l'eau - l'hydrogène et l'oxygène - sont deux des matériaux les plus importants utilisés dans le carburant des fusées. Et si vous fabriquez du carburant pour fusée à partir d'eau sur la lune, ce serait formidable d'économiser de l'argent sur des missions ambitieuses dans l'espace. Pour l'instant, les fusées quittant la Terre doivent transporter tout le carburant dont elles ont besoin. Mais en utilisant la glace lunaire, les roquettes pourraient être ravitaillées dans l'espace et atteindre des endroits plus éloignés pour moins d'argent.
L'eau est-elle meilleure que l'huile?
«L'idée est de créer une sorte de chaîne d'approvisionnement hors-Terre pour certains produits - en particulier pour l'eau comme carburant - pour faciliter le passage d'un corps à un autre dans l'espace», explique Julie Brisset. Chercheur, Florida Space Institute.
Livrer quelque chose dans l'espace coûte toujours cher. Si vous voulez que votre satellite échappe à la gravité terrestre, vous aurez besoin de beaucoup de carburant pour le mettre en orbite. En fait, la majeure partie du poids qu'une fusée porte lors du lancement provient du carburant. Et plus vous allez dans l'espace, plus vous avez besoin de carburant. Plus d'énergie est nécessaire pour rompre avec la gravité de la planète. Par conséquent, les missions dans l'espace lointain deviennent de plus en plus coûteuses, car une grosse fusée est nécessaire et beaucoup de carburant est nécessaire.
Mais que se passerait-il si, au lieu de prendre du carburant sur Terre, vous pouviez remplir le réservoir avec du carburant déjà présent dans l'espace? Ensuite, les missions dans l'espace lointain deviendraient aussi banales que le voyage d'une ville à une autre. «Imaginez que vous deviez sortir de Denver et qu'il n'y avait pas de station-service sur le chemin et que vous deviez transporter de l'essence jusqu'à New York», déclare George Sowers, professeur à la Colorado School of Mines et ancien vice-président de United Launch. Alliance. «Vous n'obtiendrez certainement pas tout cela dans la voiture. Nous devrons prendre une bande-annonce. C'est pourquoi l'idée du développement lunaire est si excitante pour l'esprit. L'eau sur la lune pourrait être extraite, décomposée en carburant de fusée et transportée sur une orbite terrestre ou circonlunaire. Les fusées n'ont pas besoin d'être grandes pour transporter tout le carburant avec elles. Ils pourraient simplement s'amarrer à une station-service et faire le plein pour les longs trajets.
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Le transport du carburant de la Lune vers d'autres endroits dans l'espace sera beaucoup moins cher que de le transporter depuis la Terre. Sur la lune, un sixième de la gravité de la Terre, ce qui signifie que moins d'énergie est nécessaire pour se détacher de la surface. Les semeurs ont récemment analysé le coût du transport du carburant lunaire vers différents endroits de l'espace. Fournir de l'eau lunaire en orbite terrestre basse, par exemple, est moins cher que de l'envoyer depuis la Terre, bien que notre planète soit plus proche. «Si vous comptez utiliser ce carburant en orbite terrestre basse, les économies seront de 20 à 30% si vous utilisez du carburant lunaire au lieu du carburant terrestre», explique Sowers.
Les scientifiques fantasment sur la conversion de l'eau lunaire en carburant pour fusées depuis des décennies, depuis que des preuves de l'aptitude des pôles lunaires au développement de la glace sont apparues. En 1994, une étude conjointe de la NASA et de l'armée américaine appelée Clementine a montré que l'eau existe dans les cratères aux pôles lunaires. Ces endroits ne voient jamais la lumière du soleil et n'atteignent jamais des températures supérieures à -250 degrés Fahrenheit. Plusieurs missions sur la lune ont depuis confirmé qu'il pourrait y avoir de l'eau dans la région. En 2009, la NASA a largué le vaisseau spatial LCROSS dans un cratère au pôle sud de la lune pour voir quels matériaux l'impact éjecterait. Il a été constaté que le rejet était de 5% d'eau.
Cependant, une étude publiée cette semaine dans PNAS montre que certaines zones de la lune pourraient être submergées dans l'eau. Des scientifiques de l'Université d'Hawaï et de l'Université Brown ont analysé les données recueillies par l'appareil indien "Chandranayan-1", qui s'est rendu sur la Lune en 2008. À l'aide de l'un des instruments de l'engin, ils ont pu cartographier les zones de glace sur la lune en mesurant la réflectivité de l'eau. Ils ont également scanné ces endroits à la lumière infrarouge et ont déterminé que l'eau prenait la forme de glace et non de liquide ou de vapeur. Ils ont non seulement confirmé que de la glace d'eau était présente à la surface de la lune, mais que certaines régions de la Terre étaient constituées de 20 à 30% de glace. Selon la profondeur de la glace sous la surface, il serait possible de cartographier où les composants du propulseur seraient extraits.
Un dépôt de carburant en orbite terrestre basse ouvre de nouvelles possibilités de missions dans l'espace. Par exemple, on pourrait construire un remorqueur spatial - une fusée qui se trouve dans l'espace, se ravitaillant encore et encore et emmène les satellites vers la destination souhaitée. Désormais, les satellites, qui sont lancés en orbite haute, passent de six mois à un an pour s'élever lentement à l'aide de moteurs embarqués. Pendant ce temps, ils ne peuvent pas faire leur travail et ne rapportent pas d'argent. Mais avec un remorqueur spatial, les satellites pourraient être déployés sur des orbites inférieures avec de petites fusées, puis utilisés par le remorqueur spatial pour amener les satellites sur l'orbite souhaitée en quelques jours seulement. Cela permettrait aux opérateurs de satellites d'économiser de l'argent: ils n'auraient pas à lancer une grosse fusée pour transporter leur cargaison dans l'espace.et ils auraient eu plus de temps pour travailler avec leur compagnon.
Alors oui, l'eau de la lune est fraîche comme carburant, mais il ne sera pas facile de commencer à l'exploiter. Tout d'abord, vous devez effectuer une reconnaissance approfondie. Grâce à l'étude PNAS, les scientifiques ont essentiellement créé une carte indiquant où chercher les zones les plus juteuses de glace d'eau aux pôles lunaires. La prochaine étape consistera à envoyer les modules d'atterrissage et les rovers pour trouver les meilleurs sites. Les scientifiques ne savent pas encore si la glace se présente sous forme de neige fondue mélangée à de la glace ou sous forme de blocs solides mélangés à d'autres matériaux de surface. «Nous savons concevoir des équipements d'extraction. Nous ne savons tout simplement pas quel équipement utiliser », déclare Metzger.
Une idée est de creuser le sol lunaire avec une excavatrice qui envoie du matériel à un transformateur. Le processeur sépare la glace du sol pendant le processus de chauffage et décompose l'eau en constituants de base en utilisant l'électricité. Une partie du carburant obtenu est ensuite utilisée pour lancer le reste de l'eau de la Lune dans un véhicule vers le dépôt de carburant.
Bien sûr, tout cela coûtera cher. «Tout se résume à une analyse des coûts», déclare Metzger. "Est-il moins cher de lancer du carburant pour fusée depuis la Terre, ou est-il moins cher de lancer un équipement dans l'espace une fois, puis de l'entretenir et de l'utiliser pour créer en permanence du carburant pour fusée dans l'espace?" Sur la base d'une analyse de Metzger, Brissé et Sowers, ils ont conclu qu'il faudrait dix ans pour investir dans l'exploitation minière sur la Lune pour en tirer profit. Mais comme l'exploitation minière lunaire est une entreprise risquée, les investisseurs en capital-risque peuvent ne pas vouloir être activement impliqués dans cette entreprise.
C'est pourquoi l'équipe suggère que la NASA cofinance les premiers développements miniers. Ainsi, les investisseurs commerciaux sont plus susceptibles de s'associer à une agence réputée qui peut supporter une partie des coûts.
La NASA ne fournira pas de service aux investisseurs: l'agence spatiale a suggéré que jusqu'à 100 tonnes métriques de carburant pourraient être nécessaires chaque année pour alimenter les vaisseaux spatiaux quittant la surface lunaire de la base. Si tout cela est lancé depuis la Terre, il faudra environ 3,5 milliards de dollars par an. Les économies réalisées grâce à la création de carburant lunaire rendront les missions sur la Lune et sur Mars moins chères. «Les missions sur Mars seraient moins chères, et tout ce que nous faisons en dehors de la Terre aussi», déclare Sowers. Par exemple, utiliser du carburant lunaire pour faire le plein de roquettes réduirait le coût du vol vers la Lune depuis la Terre par un facteur de trois, a déclaré Sowers. Ceci est important étant donné que la NASA est sur le point de mener à nouveau une mission humaine sur la Lune.
Ilya Khel
