maxon Story
Kit débutant pour construire une usine sur la Lune
Les matériaux à base de fibres se prêtent à la construction de futures bases lunaires. Dans le cadre de du projet MoonFibre, des chercheurs ont mis au point un système miniature de fabrication de fibres de verre continues dans des conditions difficiles.
La lune nous est maintenant bien connue, même sa face cachée. Une sonde chinoise s´y est posée en 2019. L´ESA et la NASA poursuivent elles aussi des projets de nouvelles missions lunaires. Si seulement le trajet n´était pas si onéreux! Il faut compter 1 million de dollars pour amener un litre d´eau sur la Lune. Le simple fait de livrer les matériaux pour une station spatiale de la taille de l´ISS coûterait 450 milliards de dollars. Il s´agit donc de construire des infrastructures extraterrestres avec des matériaux disponibles sur place. La surface lunaire est constituée de rochers, de gravats et de poussière. «Régolithe»: c´est le nom de cette roche meuble et poreuse, dont la composition chimique est similaire à celle du basalte et à partir de laquelle il est possible de produire des fibres minérales.
L´Institut de mécanique des structures et de conception légère (SLA) et l´Institut de technologie textile (ITA) de l´université RWTH d´Aix-la-Chapelle ont mis au point une filature miniature automatisée pour fabriquer des fibres minérales. Après avoir analysé des échantillons de sol ramenés par les missions Apollo et Luna, des produits imitant le régolithe ont été fabriqués, et des fibres épaisses de 17 micromètres en ont été tirées.
Versatile
En se basant sur les systèmes de production de la fibre de verre, les chercheurs ont simplifié les processus puis les ont intégrés dans un cube de 40 centimètres de côté, en matériaux renforcés de fibres de carbone. Dans ce cube, la roche lunaire sera fondue à 1450 °C pour la transformer en verre. Le verre en fusion sera ensuite aspiré par une buse située au fond du creuset pour former une fibre continue. Pour finir, la fibre continue sera enroulée sur une bobine. L´iBlock devrait être capable de produire jusqu´à 180 kilomètres de fibre à heure.
Le processus de filage conventionnel est soumis aux effets de la gravité et de la pression de l´air. Les difficultés résident donc dans son adaptation aux conditions lunaires. Outre la force gravitationnelle inférieure, il a fallu aussi prendre en compte les fluctuations extrêmes de température lors de la conception de l´usine.
Les fibres de verre obtenues à partir du régolithe pourraient être très utiles dans la construction d´une base lunaire. Elles pourraient servir à produire des structures renforcées de fibres à partir de béton et de laine minérale, ou de textiles qui, à leur tour, pourraient servir à fabriquer des vêtements, des équipements médicaux, des cordes et des câbles. Les matériaux en laine et les non-tissés seraient utilisés pour produire des filtres, des isolants thermiques et acoustiques, et des protections contre les radiations. Il est même question de cultiver des plantes sur des substrats constitués de fibres de lune.
Évolutif
Le cube, qui ne pèse que 17 kilogrammes, peut être mis à l´échelle pour former un système ou une petite usine. Plusieurs unités, interagissant via des interfaces, pourraient remplir différentes fonctions. Ces fibres constituent un élément essentiel d'une étude menée par le Centre aérospatial allemand (TLR) portant sur la mise en place d´une base lunaire.
L´équipe MoonFibre a été l´une des trois équipes d´étudiants gagnantes du projet IGLUNA de l´ESA, coordonné par le Centre spatial suisse, qui a eu lieu à Lucerne en juillet 2020. Et à propos: la bobineuse et le guide-fil sont entraînés par des moteurs sans balais EC 45 flat et EC 20 flat (ce dernier avec un réducteur planétaire agrandi). Le réglage de la hauteur est réalisé par un autre actionneur, composé d´un moteur DCX 19 S à balais, d´un réducteur planétaire à faible jeu et d´un codeur incrémental ENX destiné au positionnement.
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