Il est vrai que les humains n’ont pas foulé la surface lunaire depuis plus d’un demi-siècle, mais leur retour ne se fera pas attendre. Surtout, cette présence est désormais appelée à perdurer. Ainsi, au cours des années 2030, les premières bases permanentes devraient émerger du régolithe. Parmi elles, l’ILRSP, une station de recherche développée conjointement par la Chine et la Russie.
Pour assurer la pérennité de cette base et des opérations lunaires à long terme, pas question d’attendre l’envoi régulier de ravitaillement depuis la Terre, comme c’est le cas pour la Station spatiale internationale (ISS), bien plus proche de chez nous. La plupart des éléments nécessaires devront donc être produits sur place, notamment l’eau. Et justement, des chercheurs de l’Académie des sciences chinoise viennent de dévoiler leur nouvelle méthode permettant de produire de grandes quantités d’eau à partir d’une réaction entre le régolithe lunaire et l’hydrogène endogène.
Entre les échantillons lunaires ramenés par les missions (anciennes) Apollo et (très récentes) chinoises Chang’e, mais aussi les observations réalisées par SOFIA, les scientifiques savent qu’il y a de l’eau en abondance sur la Lune. Cependant, une grande partie de cette eau se trouve sous forme d’hydroxyle (OH) créé par l’interaction du vent solaire et de l’oxygène présent dans le régolithe. Une autre grande partie de l’eau se trouve également sous forme de glace dans les cratères d’obscurité éternelle, comme ceux que l’on trouve au pôle Sud de notre satellite naturel.
Malheureusement, dans le premier cas, le régolithe contient trop peu d’hydroxyle transformable en eau, de l’ordre de 0,0001% à 0,02%. Et dans le second, la glace trouvée dans les cratères se mélange au régolithe, formant des couches qui s’étendent sous la surface. L’extraction est donc un défi, quelle que soit la provenance de l’eau. Mais après avoir examiné les échantillons rapportés par la mission Chang’e-5, les chercheurs chinois ont déterminé que les plus fortes concentrations d’eau étaient contenues dans l’ilménite (FeTiO3), un minéral d’oxyde de titane et de fer présent dans le régolithe lunaire.
Fonte de régolithe avec des miroirs
Suite à cette découverte, l’équipe a mené une série d’expériences qui ont révélé comment l’hydrogène contenu dans les minéraux lunaires pourrait être utilisé pour produire de l’eau sur la Lune. Selon leurs résultats, le procédé consiste à chauffer le régolithe lunaire à des températures supérieures à 1200 K à l’aide de miroirs concaves. Cela conduit à la formation de cristaux de fer et de bulles d’eau dans le matériau, ces dernières étant libérées sous forme de vapeur d’eau récupérée à raison de 51 à 76 mg pour chaque gramme de sol lunaire. Cela correspondrait donc à 50 litres d’eau pour chaque tonne de régolithe traitée. En plus de l’eau potable, ce procédé pourrait fournir le liquide d’irrigation nécessaire à la culture.
L’expérience chinoise a toutefois une limite : elle ne pourra être réalisée que pendant une journée lunaire dans la région du pôle Sud. Cela signifie que l’installation pourrait fonctionner pendant deux semaines d’affilée, suivies de deux semaines de calme. Pour compenser cet arrêt bimensuel sans Soleil, il faudrait installer des stations loin du pôle Sud, par exemple en créant un réseau de miroirs capables de diriger la lumière des basses vers les hautes latitudes.