Fabriquer sur place : vivre de la Lune et de Mars

Tout emporter depuis la Terre coûte trop cher. Sur Mars, un petit instrument a déjà tiré de l'oxygène de l'atmosphère ; sur la Lune, la glace des pôles et la poussière du sol pourraient devenir eau, carburant et routes.

Chaque kilogramme envoyé vers la Lune ou vers Mars coûte une petite fortune en carburant. Pour séjourner longtemps loin de la Terre, il faudra donc vivre, au moins en partie, de ce que l'on trouve sur place. Les ingénieurs ont un nom pour cela : l'ISRU, pour in situ resource utilization, l'utilisation des ressources locales. L'idée est ancienne ; depuis quelques années, elle sort enfin des laboratoires.

MOXIE : de l'oxygène tiré de l'air martien

L'atmosphère de Mars est très ténue et composée surtout de dioxyde de carbone, une molécule faite d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène. Le rover Perseverance de la NASA emportait un instrument de démonstration, MOXIE, conçu sous la responsabilité de Michael Hecht, du MIT. Son principe : aspirer le gaz martien, le chauffer, puis, par un procédé électrochimique, arracher un atome d'oxygène à chaque molécule de dioxyde de carbone.

Les résultats ont dépassé les attentes. Selon la NASA, MOXIE a fonctionné à seize reprises et produit au total 122 grammes d'oxygène, de quoi faire respirer un petit chien pendant une dizaine d'heures. Il a atteint 12 grammes par heure, deux fois l'objectif initial, avec une pureté d'au moins 98 %. Sa dernière séance, le 7 août 2023, en a fourni 9,8 grammes.

Ces quantités sont minuscules, mais la démonstration est faite : le procédé fonctionne sur Mars, avec le vrai gaz martien et loin de tout technicien. L'enjeu à venir n'est pas seulement de respirer. Dans une fusée qui brûle un carburant avec de l'oxygène, c'est l'oxygène qui pèse le plus lourd. Le produire sur place, avec une version bien plus grosse de MOXIE, allégerait considérablement un futur voyage de retour.

La glace cachée des pôles lunaires

Sur la Lune, la ressource la plus convoitée est l'eau. Dès 1961, le physicien Kenneth Watson avait suggéré qu'elle pouvait subsister au fond de cratères polaires où la lumière du Soleil ne pénètre jamais. Le 9 octobre 2009, la mission LCROSS de la NASA a mis l'idée à l'épreuve de façon spectaculaire : elle a précipité un étage de fusée dans le cratère Cabeus, près du pôle Sud, puis a traversé le panache soulevé, environ 350 tonnes de matériaux. L'analyse a révélé des grains de glace d'eau.

Depuis, les preuves se sont accumulées. En 2018, l'analyse complète des données de l'instrument M3, embarqué sur la sonde indienne Chandrayaan-1, a confirmé la présence de glace en plusieurs endroits de ces régions d'ombre permanente. En 2020, l'observatoire aéroporté SOFIA a même détecté des molécules d'eau sur la face éclairée, en quantité très faible : l'équivalent d'une petite bouteille d'eau, environ 35 centilitres, par mètre cube de sol. Fondue et purifiée, la glace polaire fournirait de l'eau potable ; décomposée par électrolyse, elle donnerait de l'hydrogène et de l'oxygène pour respirer et propulser des fusées.

Le régolithe, matériau de chantier

Le sol lunaire, ou régolithe, est une poussière de roches broyées par des milliards d'années d'impacts. Il est fin, abrasif et colle à tout, mais il contient beaucoup d'oxygène lié aux minéraux, ainsi que du fer, du silicium et de l'aluminium. La NASA finance plusieurs pistes pour l'exploiter :

Construire : le projet Mason étudie un engin qui nivelle et compacte le sol, puis le chauffe par micro-ondes jusqu'à le souder en une surface dure, pour faire des aires d'atterrissage, des routes ou des fondations d'habitat.
Extraire l'oxygène : en février 2026, la NASA a annoncé que le prototype CaRD, développé avec l'entreprise Sierra Space, avait tiré de l'oxygène d'un sol lunaire simulé en utilisant seulement de la lumière solaire concentrée.
Produire des métaux et de l'énergie : d'autres projets font fondre le régolithe et l'électrolysent pour en séparer oxygène et métaux, voire pour fabriquer sur place des cellules solaires.

Construire une aire d'atterrissage est moins anecdotique qu'il n'y paraît : à chaque alunissage, les moteurs projettent la poussière à grande vitesse sur tout ce qui se trouve autour.

Et sur Terre ?

Les techniques de l'ISRU rejoignent des préoccupations très terrestres. Transformer du dioxyde de carbone en oxygène et en gaz utiles avec de l'électricité, c'est aussi ce que cherchent les industriels qui veulent stocker l'électricité renouvelable sous forme de gaz de synthèse, puis la restituer à la demande. La marche consacrée aux cellules à oxyde solide réversibles poursuit précisément ce double usage, pour les bases martiennes comme pour les réseaux électriques (voir la marche I-OUT-05). Et les procédés qui bâtissent avec la terre du site, sans acheminer ciment ni acier, intéressent les régions isolées où chaque tonne transportée coûte cher.

Il reste à passer de la démonstration à la production. Fabriquer des tonnes d'oxygène sur Mars, extraire de la glace mêlée de poussière dans le froid extrême d'un cratère obscur, ou faire fonctionner des machines des années durant dans une poussière qui use tout : ce sont les prochaines marches. Les missions vers le pôle Sud de la Lune devraient d'abord dire combien de glace s'y trouve vraiment, et sous quelle forme.