Parmi toutes les merveilles décrites dans les livres de science-fiction et les films, l'une des plus intrigantes est la machine qui fabrique tout ce dont vous avez besoin ou que vous désirez. Il vous suffit d'entrer un plan détaillé ou d'appuyer sur le bouton correspondant aux éléments programmés dans la machine: les molettes tournent, la machine émet un ronronnement et affiche ce que vous avez demandé. La technologie nous donne la lampe d'Aladdin. Un appareil pratique qui trouvera de nombreuses utilisations.
Nous n'en sommes pas encore là, mais des versions brutes de ces machines imaginaires existent déjà. Ces machines sont appelées générateurs de «prototypes rapides» ou imprimantes tridimensionnelles. Ils prennent des informations numérisées sur les dimensions et la forme d'un objet et utilisent ces données pour contrôler un fabricant qui recrée l'objet à l'aide d'une variété de matériaux différents. Généralement, ces machines utilisent des plastiques et des résines époxy faciles à mouler, mais en principe, tout matériau peut être utilisé pour créer pratiquement n'importe quel objet.
Quelle est la pertinence de cette technologie pour les vols spatiaux et la Lune? L'un des objets clés du retour lunaire est d'apprendre à utiliser les ressources matérielles et énergétiques de la Lune pour créer de nouvelles capacités. À ce jour, nous avons concentré notre attention sur des matières premières simples comme le régolite en vrac (sol) et l’eau des pôles. Il est logique de limiter d’abord nos ambitions en matière d’utilisation des ressources à des matériaux simples, utiles et relativement massifs, dont les coûts de transport sont catastrophiques à l’heure où ils sont livrés depuis la Terre. Le régolite en vrac a de nombreuses utilisations différentes, telles que le blindage (bermes de sablage des roquettes) ainsi que des matières premières pour des structures de surface simples.
Cependant, une fois que nous sommes sur la Lune et avons satisfait aux nécessités de base de la vie, nous pouvons commencer à expérimenter la fabrication et l’utilisation de produits plus complexes. En effet, les habitants de la Lune vont commencer à créer des pièces et des objets plus complexes à partir de ce qu'ils trouvent autour d'eux, juste devant leur porte. Les techniques d'impression en trois dimensions nous permettront de découvrir ce qui rend la vie hors planète plus facile et plus productive. Nous ferons des expériences en utilisant les matériaux locaux pour entretenir et réparer l'équipement, pour construire de nouvelles structures et enfin pour commencer la fabrication hors planète.
Durant les premiers stades de l’habitation lunaire, le matériel et l’équipement seront importés de la Terre. Une utilisation continue, en particulier dans les environnements de surface lunaires difficiles, entraînera des pannes. Bien que nous utilisions initialement des pièces de rechange provenant de la Terre, pour les structures simples et simples nécessaires rapidement, une imprimante tridimensionnelle peut fabriquer des pièces de substitution à l'aide de ressources locales trouvées près de l'avant-poste. La plupart des imprimantes 3D existantes sur Terre utilisent des plastiques et des matériaux apparentés (composés complexes à base de carbone, principalement dérivés du pétrole), mais certains procédés de traitement ont utilisé du béton, qui peut être fabriqué sur la Lune à partir de régolithe et d'eau. En outre, nous savons également que le régolithe peut être fondu en céramique à l'aide de micro-ondes. Par conséquent, les activités de prototypage rapide sur la Lune pourraient éventuellement révéler que la fusion partielle de particules dans le verre est un autre moyen de créer des objets utiles.
La surface lunaire est une bonne source de matière et d'énergie utile pour créer une grande variété d'objets. J'ai parlé de simples céramiques et de granulats, mais de plus, une variété de métaux (dont le fer, l'aluminium et le titane) sont disponibles sur la Lune. Le silicium utilisé pour fabriquer des composants électroniques et des cellules solaires est abondant sur la Lune. Des conceptions pour des robots mobiles qui fondent littéralement la surface supérieure en place du régolithe lunaire en cellules solaires productrices d'électricité ont déjà été imaginées et prototypées. Nous pouvons externaliser des travaux d'énergie solaire sur la Lune!
Ces développements techniques offrent des possibilités époustouflantes. Dans les années 1940, le mathématicien John von Neumann avait imaginé ce qu'il appelait des «automates se répliquant», de petites machines capables de traiter des informations pour se reproduire à une vitesse exponentielle. Il est intéressant de noter que von Neumann lui-même a eu l'idée d'utiliser de tels automates dans l'espace, où l'énergie et les matériaux sont (littéralement) illimités. Une machine contenant les informations et la capacité de se reproduire peut en définitive être l'outil dont l'humanité a besoin pour «conquérir» l'espace. Des hordes de robots reproducteurs pourraient préparer une planète à la colonisation tout en offrant des refuges et des habitats sûrs.
Nous pouvons expérimenter sur la Lune avec des machines à réplication automatique, car elles contiennent les ressources matérielles et énergétiques nécessaires. Bien sûr, à court terme, nous utiliserons simplement cette nouvelle technologie pour créer des pièces de rechange et peut-être des objets simples qui, à notre avis, répondent à nos besoins immédiats et utilitaires. Mais des choses comme celle-ci ont l’habitude d’évoluer bien au-delà de leur utilisation initiale, et souvent dans des directions inattendues; nous ne sommes pas assez intelligents pour imaginer ce que nous ne savons pas. La technologie d'impression en trois dimensions rendra l'habitation de la Lune - notre plus proche voisin dans l'espace - plus facile et plus productive. Même maintenant, les anciens travailleurs créatifs de la NASA ont trouvé un moyen de rentabiliser cette technologie. À l'avenir, leurs talents pourraient peut-être être appliqués pour faire de la Lune un deuxième foyer pour l'humanité.
Remarque: l'image au début de cet article est un modèle du pôle nord lunaire, créé à l'aide d'une imprimante tridimensionnelle et des données altimétriques au laser LRO de Howard Fink de l'Université de New York. L'échelle du modèle mesure environ 30 cm.
