Pour vivre sur la Lune, il faut extraire son oxygène

Parallèlement aux progrès de l'exploration de l'espacenous avons récemment vu beaucoup de temps et d'argent investis dans des technologies qui pourraient permettre une utilisation efficace des ressources spatiales. Et au premier plan de ces efforts, il y a eu une concentration au laser sur la recherche de la meilleure façon de produire de l'oxygène sur la Lune.

En octobre, l'Agence spatiale australienne et la NASA a signé un accord pour envoyer un rover de fabrication australienne sur la Lune dans le cadre du programme Artemis, dans le but de collecter des roches lunaires qui pourraient finalement fournir de l'oxygène respirable sur la Lune.

Bien que la Lune ait une atmosphère, elle est très mince et composé principalement d'hydrogène, de néon et d'argon. Ce n'est pas le genre de mélange gazeux qui pourrait soutenir des mammifères dépendants de l'oxygène comme les humains.

Cela dit, il y a en fait beaucoup d'oxygène sur la Lune. Ce n'est tout simplement pas sous forme gazeuse. Au lieu de cela, il est piégé à l'intérieur du régolithe – la couche de roche et de poussière fine qui recouvre la surface de la Lune. Si nous pouvions extraire l'oxygène du régolithe, serait-ce suffisant pour soutenir la vie humaine sur la Lune ?

L'étendue de l'oxygène

L'oxygène peut être trouvé dans de nombreux minéraux du sol qui nous entoure. Et la Lune est principalement constituée des mêmes roches que vous trouverez sur Terre (bien qu'avec une quantité légèrement supérieure de matériaux provenant de météores).

Les minéraux tels que la silice, l'aluminium, le fer et les oxydes de magnésium dominent le paysage de la Lune. . Tous ces minéraux contiennent de l'oxygène, mais pas sous une forme à laquelle nos poumons peuvent accéder.

Sur la Lune, ces minéraux existent sous différentes formes, notamment la roche dure, la poussière, le gravier et les pierres recouvrant la surface. Ce matériau s'est développé à la suite de l'écrasement de météorites sur la surface lunaire au cours d'innombrables millénaires.

Certaines personnes appellent le "sol" lunaire de la couche superficielle de la Lune, mais en tant que pédologue, j'hésite à utiliser ce terme. Le sol tel que nous le connaissons est une substance assez magique qui n'existe que sur Terre. Il a été créé par une vaste gamme d'organismes travaillant sur le matériau d'origine du sol – le régolithe, dérivé de la roche dure – pendant des millions d'années.

Le résultat est une matrice de minéraux qui n'étaient pas présents dans les roches d'origine. Le sol de la Terre est imprégné de caractéristiques physiques, chimiques et biologiques remarquables. Pendant ce temps, les matériaux à la surface de la Lune sont des régolithes dans leur forme originale et intacte. oxygène. Mais cet oxygène est étroitement lié aux minéraux mentionnés ci-dessus. Afin de rompre ces liens solides, nous devons mettre de l'énergie.

Vous connaissez peut-être cela si vous connaissez l'électrolyse. Sur Terre, ce processus est couramment utilisé dans la fabrication, par exemple pour produire de l'aluminium. Un courant électrique est passé à travers une forme liquide d'oxyde d'aluminium (communément appelé alumine) via des électrodes, pour séparer l'aluminium de l'oxygène.

Dans ce cas, l'oxygène est produit comme sous-produit. Sur la Lune, l'oxygène serait le produit principal et l'aluminium (ou un autre métal) extrait serait un sous-produit potentiellement utile.

C'est un processus assez simple, mais il y a un hic : il est très énergivore. Pour être durable, il devrait être soutenu par l'énergie solaire ou d'autres sources d'énergie disponibles sur la Lune.

L'extraction de l'oxygène du régolithe nécessiterait également un équipement industriel important. Nous aurions d'abord besoin de convertir l'oxyde métallique solide en forme liquide, soit en appliquant de la chaleur, soit en combinant de la chaleur avec des solvants ou des électrolytes. Nous avons la technologie pour le faire sur Terre, mais déplacer cet appareil vers la Lune – et générer suffisamment d'énergie pour le faire fonctionner – sera un défi de taille.

Plus tôt cette année, la startup belge Space Les services d'applications ont annoncé qu'ils construisaient trois réacteurs expérimentaux pour améliorer le processus de fabrication d'oxygène par électrolyse. Ils prévoient d'envoyer la technologie sur la Lune d'ici 2025 dans le cadre de la mission d'utilisation des ressources in situ (ISRU) de l'Agence spatiale européenne .

Quelle quantité d'oxygène la Lune pourrait-elle fournir ?

Cela dit , lorsque nous parviendrons à le retirer, quelle quantité d'oxygène la Lune pourrait-elle réellement fournir ? Eh bien, beaucoup, comme il s'avère.

Si nous ignorons l'oxygène emprisonné dans la roche dure plus profonde de la Lune – et considérons simplement le régolithe qui est facilement accessible à la surface – nous pouvons arriver à quelques estimations.

]Chaque mètre cube de régolithe lunaire contient en moyenne 1,4 tonne de minéraux, dont environ 630 kilogrammes d'oxygène. Selon la NASA, les humains ont besoin de respirer environ 800 grammes d'oxygène par jour pour survivre. Ainsi, 630 kg d'oxygène maintiendraient une personne en vie pendant environ deux ans (ou un peu plus).

Supposons maintenant que la profondeur moyenne du régolithe sur la Lune est d'environ dix mètres et que nous pouvons extraire tout l'oxygène de cela. Cela signifie que les dix premiers mètres de la surface de la Lune fourniraient suffisamment d'oxygène pour subvenir aux besoins des huit milliards d'habitants de la Terre pendant environ 100 000 ans.

Cela dépendrait également de l'efficacité avec laquelle nous avons réussi à extraire et à utiliser l'oxygène. Quoi qu'il en soit, ce chiffre est assez étonnant !

Cela dit, nous l'avons assez bien ici sur Terre. Et nous devrions faire tout notre possible pour protéger la planète bleue – et son sol en particulier – qui continue de soutenir toute vie terrestre sans même que nous essayions. John Grantchargé de cours en sciences du sol, Southern Cross University est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l'article original.