L’impression 3D fait partie de ces dénominateurs communs que l’on retrouve un peu partout dans la science-fiction. C’est un tour de passe-passe narratif très utile pour les auteurs, en particulier dans l’espace, car il permet d’offrir une explication relativement plausible à des tas d’éléments du folklore futuriste. Et ce concept très prometteur pourrait bientôt s’inviter dans le monde réel.
Cela fait des années que différents acteurs, à commencer par les agences spatiales, s’y intéressent. La Station Spatiale Internationale, par exemple, est déjà équipée d’une imprimante 3D ultraperformante. L’ESA prévoit aussi de recycler ses structures en métal et de s’en servir pour imprimer des pièces en 3D directement dans l’espace.
Il existe aussi des projets encore plus ambitieux qui comptent utiliser cette approche pour déployer une infrastructure en bonne et due forme sur d’autres planètes. Par exemple, la NASA explore cette approche dans le cadre de la Lune ; plusieurs équipes de chercheurs ont déjà proposé d’utiliser les matériaux présents dans la poussière et le sol de notre satellite pour construire de véritables bâtiments pour les futurs astronautes.
Et il ne s’agit pas de projets à très long terme qui mettront des décennies à voir le jour ; on en retrouve même des traces dans le programme Artemis qui doit ramener des astronautes sur la Lune vers 2025. Il intègre en effet un projet de bunker lunaire imprimé en 3D, imaginé en partenariat avec la start-up AI Space Factory. Si tout va bien, il pourra servir de base opérationnelle aux Américains présents sur place.
Une céramique “martienne” aux propriétés intéressantes
Aujourd’hui, c’est une équipe de recherche basée à l’Université de Washington State qui propose un nouveau projet de ce genre, mais cette fois centré sur Mars. Ces chercheurs ont commencé par produire ce qu’ils désignent comme du « régolithe simulé ». En substance, il s’agit simplement d’un matériau synthétique spécialement conçu pour reproduire la composition du sol martien aussi fidèlement que possible.
Ils ont ensuite tenté de produire un matériau de construction en le mélangeant avec des quantités variables de métal. Le tout a été chauffé à 2000 °C par une imprimante 3D spéciale pour procéder à des tests à petite échelle. L’objectif : évaluer la viabilité des structures ainsi bâties.
Le premier test, avec 100 % de régolithe simulé, a produit des résultats mitigés. L’engin a été capable d’imprimer les formes souhaitées, mais les propriétés du matériau laissaient à désirer. Il s’est avéré friable et sujet aux fractures. Il serait donc très mal adapté à la construction d’une structure hermétique.
Mais ce premier test n’était pas inutile pour autant. Au lieu de servir pour la structure en elle-même, les chercheurs affirment que ce matériau pourrait faire un excellent revêtement. Il suffirait d’en recouvrir des machines pour les protéger de de l’oxydation. Une couche relativement fine, même partiellement fissurée, pourrait aussi protéger les humains des effets délétères du rayonnement cosmique. Là encore, ce sera absolument indispensable pour envisager un séjour prolongé loin de la Terre.
Les chercheurs ont donc tenté une autre approche. Leur idée consistait toujours à utiliser le régolithe comme additif, mais pas comme base pour toute la structure. Ici, il leur a servi à renforcer d’autres matériaux. Au bout du processus, le résultat le plus prometteur s’est avéré être un alliage de titane renforcé avec 5 % de ce fameux régolithe simulé.
Contrairement au régolithe lunaire pur, la céramique produire affichait des propriétés mécaniques très intéressantes. Lors de leurs tests, ce matériau n’a pas présenté la moindre trace de fissure. Cela indique qu’il est relativement stable dans les conditions martiennes. Il était aussi plus résistant et plus léger que le titane pur. De plus, il ne produisait pas de bulles lors du refroidissement. Ce dernier point est très important pour pouvoir contrôler le processus d’impression avec une précision satisfaisante.
L’autre point intéressant, c’est que le titane est un élément relativement commun sur Mars d’après la NASA. Mais pour l’instant, il ne s’agit que d’une preuve de concept ; il n’y a quasiment aucune chance que cet alliage serve à construire la future colonie d’Elon Musk, par exemple.
Des travaux encore balbutiants, mais néanmoins importants
En revanche, ces travaux montrent qu’il est déjà possible d’imaginer une infrastructure construite à partir de matières premières qui seront disponibles en abondance sur Mars. À terme, l’idéal serait de trouver un matériau composé en majorité de ce régolithe omniprésent sur la Planète Rouge, puis de l’améliorer à l’aide d’autres éléments eux aussi accessibles localement. De plus, il ne s’agit pas que d’infrastructure. Cette capacité à produire des alliages intéressants directement à partir des ressources locales sera probablement indispensable à la survie des futures missions interplanétaires.
En conclusion, ces travaux n’en sont encore qu’à leurs balbutiements, mais il s’agit d’un petit pas dans la bonne direction. Et c’est une bonne nouvelle, connaissance les enjeux potentiels de cette technologie.
« Dans l’espace, l’impression 3D est quelque chose qui doit arriver si nous voulons envisager des missions avec un équipage, parce qu’on ne peut vraiment pas emporter tout ce dont on a besoin depuis la Terre. Et si l’on a oublié quelque chose, on ne peut pas rebrousser chemin pour le récupérer », explique le professeur Amit Bandyopadhyay dans le communiqué de son équipe.
Il sera donc intéressant de suivre l’évolution de ces travaux qui pourraient aboutir à la première construction martienne d’ici quelques décennies.
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