Quelle quantité d’oxygène la Lune peut-elle fournir ?

Récemment, des investissements considérables ont été réalisés dans l’exploration spatiale, mais du temps et de l’argent ont également été consacrés à des technologies permettant d’utiliser les ressources de l’espace, comme celle capable de produire de l’oxygène sur la Lune.

Parmi ces avancées figure la mise au point d’un rover qui sera envoyé à l’avenir sur le satellite naturel de la Terre et qui collectera des roches lunaires susceptibles d’y fournir de l’oxygène respirable.

Il s’agit d’un accord signé par l’Agence spatiale australienne et la NASA le mois dernier et qui a été réalisé dans le cadre du programme Artemis. Il a débuté en 2017 et vise à explorer la Lune et à y amener des humains (notamment à son pôle sud) d’ici 2024.

La Lune peut-elle fournir de l’oxygène ?

La Lune a une atmosphère, mais elle est très mince et composée principalement d’hydrogène, de néon et d’argon, un mélange gazeux qui n’est pas capable d’entretenir des mammifères dépendants de l’oxygène comme les humains.

Cependant, la vérité est qu’il y a beaucoup d’oxygène sur la Lune, mais il n’est pas à l’état gazeux. Elle est plutôt piégée dans le régolithe, qui est la couche de matériaux non consolidés, tels que des fragments de roche et des minéraux, qui ne forment pas encore le sol. En d’autres termes, il s’agit de la poussière grise qui recouvre toute la surface de la Lune.

On peut trouver de l’oxygène dans de nombreux minéraux du sol terrestre, et la Lune est composée principalement des mêmes roches, bien que celles-ci contiennent de grandes quantités de matériaux provenant de météores. Les minéraux tels que les oxydes de silice, d’aluminium, de fer et de magnésium dominent le paysage lunaire et, bien qu’ils contiennent tous de l’oxygène, celui-ci n’est pas sous une forme accessible aux poumons.

Sur la Lune, ces minéraux sont présents dans la roche dure, la poussière, le gravier et les galets qui jonchent la surface, et sont le résultat de météorites qui sont entrées en collision avec la surface lunaire au cours d’innombrables millénaires.

Comment l’oxygène pourrait-il être récolté à la surface de la Lune et quelles en sont les limites ?

Le régolithe de la Lune est composé d’environ 45 % d’oxygène, mais l’oxygène est étroitement lié aux minéraux mentionnés ci-dessus, et la rupture de cette forte liaison nécessite de l’énergie.

Il existe un processus appelé électrolyse, par lequel les éléments d’un composé sont séparés par l’électricité. Cette méthode est couramment utilisée sur Terre pour produire de l’aluminium en faisant passer un courant électrique dans une forme liquide d’oxyde d’aluminium (communément appelé alumine) à travers des électrodes afin de séparer l’aluminium de l’oxygène. Sur Terre, l’oxygène est produit comme un sous-produit, mais sur la Lune, l’oxygène serait le produit principal et l’aluminium (ou autre métal) extrait serait le sous-produit.

Ce n’est pas vraiment un processus compliqué, mais le problème est qu’il exige beaucoup d’énergie et que, pour être durable, il devrait être soutenu par l’énergie solaire ou d’autres sources existant sur la Lune.

L’autre facteur à prendre en compte pour l’extraction de l’oxygène du régolithe est qu’elle nécessiterait de gros équipements industriels. Selon The Conversation, l’oxyde métallique solide devrait être converti à l’état liquide, soit en appliquant de la chaleur, soit en le combinant avec des solvants ou des électrolytes, et si la technologie pour le faire sur Terre est déjà disponible, le transport de l’équipement vers la Lune et la production d’une énergie suffisante pour le faire fonctionner sur place constitueraient un énorme défi.

Néanmoins, elle pourrait être réalisable dans les prochaines années. Début 2021, la société Space Applications Services, basée en Belgique, a annoncé qu’elle construisait trois réacteurs expérimentaux pour faciliter la production d’oxygène par électrolyse. D’ici 2025, cette technologie devrait être envoyée sur la Lune dans le cadre de la mission ISRU (In Situ Resource Utilisation).

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

Dans le cas où tout ce qui précède serait réalisé, la Lune pourrait fournir de grandes quantités d’oxygène. Si l’on ne considère que l’oxygène du régolithe, plus facile d’accès car situé en surface, on peut faire quelques estimations.

Chaque mètre cube de régolithe lunaire contient en moyenne 1,4 tonne de minéraux, dont environ 630 kilogrammes d’oxygène. D’autre part, la NASA indique que les humains ont besoin de respirer environ 800 grammes d’oxygène par jour pour survivre. Ainsi, 630 kg d’oxygène permettraient de maintenir une personne en vie pendant environ deux ans.

Maintenant, en supposant que la profondeur moyenne du régolithe sur la Lune est d’environ 10 mètres et que tout l’oxygène peut en être extrait, il pourrait fournir suffisamment d’oxygène pour faire vivre les 8 milliards d’habitants de la Terre pendant environ 100 000 ans. Il faut évidemment tenir compte de l’efficacité avec laquelle l’oxygène pourrait être extrait du régolithe, mais le chiffre reste surprenant.