Comment les scientifiques envisagent-ils de construire une base sur la Lune ?

Attendez-vous à une source majeure d’efficacité améliorée du chauffage par micro-ondes.

NASALe programme Artemis de la NASA vise à établir une base lunaire dans le cadre d’une initiative d’exploration lunaire habitée. Cependant, les attentes du public à l’égard de cette base spatiale peuvent différer de celles décrites dans les films de science-fiction populaires. Construire une base lunaire nécessite une large gamme de matériaux de construction, ce qui implique des coûts de transport importants. Ces matériaux doivent être lancés depuis la Terre à l’aide de fusées.

Étant donné que le transport de matériaux de construction de la Terre à la Lune est coûteux et prend du temps, des matériaux locaux doivent être utilisés pour créer une base lunaire. Un moyen prometteur de construire une base lunaire à l’aide de matériaux locaux est le recuit aux micro-ondes, qui durcit le sol lunaire (sol) en dessous de son point de fusion.

Des recherches actives sur le processus de frittage du sol lunaire à l’aide de lasers, d’énergie solaire et de micro-ondes sont actuellement menées dans le monde entier. Parmi ces technologies, le frittage par micro-ondes du sol lunaire est une technologie importante développée par diverses institutions, dont la NASA et l’Agence spatiale européenne (Agence spatiale européenne) et l’Institut coréen de génie civil et de technologie de la construction (KICT, président Kim Byung-sook).

Recherche sur le frittage par micro-ondes

Une équipe de recherche (Dr Gangwon, Lee, Dr Young-jae, Kim et Dr Hyun-woo, Jin) dirigée par le Dr Hyo-sung, Shin du Département de recherche sur le futur et les bâtiments intelligents de l’Institut coréen de technologie mène actuellement une étude sur des briques imitant le sol lunaire moulées par micro-ondes. Cette recherche utilise des techniques de frittage similaires à la cuisson de la céramique, augmentant la température pour créer des briques solides.

Les briques fabriquées à partir de matériaux imitant le régolithe lunaire ont une résistance de plus de 20 MPa, ce qui est similaire au béton. Le chauffage par micro-ondes dépend des propriétés diélectriques du matériau, une étude détaillée des propriétés diélectriques du régolithe lunaire est donc nécessaire. Actuellement, il n’y a pas suffisamment de recherches sur la façon dont les régolithes lunaires réagissent au chauffage par micro-ondes à différentes températures.

Enquête sur les matériaux lunaires

Dans le cadre de la recherche sur le frittage par micro-ondes, l’équipe de recherche a étudié les propriétés diélectriques du simulateur lunaire coréen (KLS-1) et de l’ilménite (titanate de fer) à différentes températures. L’ilménite est un minéral abondant sur la Lune et est connue pour améliorer l’efficacité du chauffage par micro-ondes. Cependant, aucune étude détaillée sur les propriétés diélectriques de l’ilménite et son comportement lors du chauffage par micro-ondes n’a été réalisée.

Les résultats de la recherche indiquent que la simulation du régolithe lunaire possède la propriété de transparence des micro-ondes ; Ce qui rend leur chauffage difficile. Cependant, l’ilménite (titanate de fer) interagit fortement avec les micro-ondes en raison de sa structure cristalline unique, permettant un chauffage rapide à des températures élevées. En outre, l’analyse des structures cristallines du régolithe lunaire et de l’ilménite simulés a révélé avec succès les principaux facteurs contribuant à l’augmentation des interactions des minéraux avec les micro-ondes.

L’utilisation d’une ressource locale, l’ilménite, comme élément chauffant dans la construction de la base lunaire par frittage par micro-ondes signifie une production efficace et rapide du matériau de construction. Le Dr Young Jae Kim, de l’Institut coréen de technologie, a exprimé l’espoir que cette recherche constituera une base cruciale pour le développement de la technologie des micro-ondes pour l’exploration future de la Lune et la construction de bases lunaires.

Référence : « Propriétés diélectriques dépendant de la température des simulations lunaires coréennes et de l’ilménite : potentiel de traitement par micro-ondes lunaire » par Youngjae Kim, Hyunwoo Jin, Jangjoin Lee, Byunghyun Ryu et Heo Sung Shin, 13 mai 2024, Matériaux de construction et de construction.
DOI : 10.1016/j.conbuildmat.2024.136599

Cette étude a été réalisée dans le cadre du programme de recherche KICT (Projet n° 20230081-001, Développement d’un simulateur environnemental et techniques de construction avancées sur TRL6 en conditions extrêmes ; Projet n° 20230144-001, Architecture spatiale : Développement de technologies de base pour la construction d’habitats sur la Lune) financé par le ministère des Sciences, des Technologies de l’information et des Communications.