Des batteries imprimées en 3D à partir du régolithe lunaire et martien

Cinquante ans se sont écoulés depuis le dernier alunissage en équipage, mais cela ne veut pas dire que le désir de l’Homme d’explorer l’espace ait baissé, bien au contraire. En fait, ces dernières années, nous assistons à une résurgence des efforts visant non seulement à atteindre d’autres parties de notre système solaire, mais aussi à le conquérir. La fabrication additive est au premier plan de ces efforts. La semaine dernière, l’université du Texas à El Paso (UTEP) a annoncé qu’elle participait à un projet visant à maximiser la durabilité des futures missions lunaires et martiennes des astronautes. Elle a reçu 615 000 dollars pour tirer parti de l’impression 3D afin d’apprendre à fabriquer des batteries rechargeables à partir du régolithe lunaire et martien. Rappelons que le régolithe est la partie du sol qui vient recouvrir la roche mère.

Comme nous l’avons mentionné, cette initiative s’inscrit dans le cadre d’un projet plus vaste qui vise à rendre possible non seulement le retour sur la Lune et même sur Mars, mais aussi le soutien des activités humaines une fois sur place. Pour ce faire, il faut bien sûr réduire le poids de la charge utile et le volume mort, ce pour quoi l’impression 3D est parfaitement adaptée, à plus d’un titre. Dans ce cas, la capacité à fabriquer facilement au niveau local est le principal avantage en jeu. Grâce à l’impression 3D, il pourrait être possible de développer des infrastructures, notamment des modules d’habitation, des installations de production et de stockage d’énergie sur la Lune ou sur Mars. Le dernier projet de l’UTEP se concentre spécifiquement sur la production d’énergie, les scientifiques étant chargés de créer les batteries nécessaires pour alimenter les petits engins spatiaux, les dispositifs d’alimentation portables, les robots et les systèmes d’alimentation à grande échelle sur d’autres corps planétaires.

La NASA étudie comment l’impression 3D pourrait être utilisée pour divers projets d’exploration spatiale, notamment ces batteries, mais aussi des maisons imprimées en 3D sur la Lune et sur Mars (crédits photo : NASA)

Impression 3D de batteries dans l’espace

Les travaux de l’UTEP feront partie d’un projet plus vaste de 2,5 millions de dollars auquel participent l’université d’État de Youngstown (YSU), le fabricant d’imprimantes 3D Formlabs et ICON. Des progrès ont déjà été réalisés par les chercheurs de l’UTEP et de la NASA, comme le montre un article récemment publié par l’American Chemical Society, intitulé « What Would Battery Manufacturing on the Moons and Mars Look Like ?« . Plus précisément, il semble que deux processus d’impression 3D, l’extrusion de matériaux et la photopolymérisation, soient à l’étude pour produire sur ces planètes des batteries adaptables à leur forme, c’est-à-dire des batteries 3D complexes plus performantes que les batteries commerciales existantes.

Alexis Maurel, titulaire d’une bourse Fulbright française au sein du département d’ingénierie aérospatiale et mécanique de l’UTEP, explique plus en détail : « Ce projet avec la NASA est l’occasion de démontrer l’expertise de l’UTEP dans le domaine du stockage de l’énergie et de l’impression 3D. La fabrication additive apparaît comme une approche unique pour fabriquer des batteries adaptables à la forme pour soutenir les opérations humaines dans l’espace et sur la surface de la lune ou de Mars, où le réapprovisionnement en fret n’est pas aussi facilement disponible. »

En outre, ces batteries seront un peu différentes de celles que nous avons l’habitude de voir sur Terre. Les batteries lithium-ion sont les plus utilisées, mais elles ne seraient pas viables sur la Lune ou sur Mars, car le lithium est rare dans le sol. Les chercheurs se concentrent plutôt sur le développement de batteries sodium-ion, car le sodium est beaucoup plus abondant. De plus, l’une des premières étapes du projet consistera à extraire les matériaux et les précurseurs des batteries directement du régolithe lunaire et martien. L’équipe UTEP/YSU a déjà mis au point des matières premières en résine composite pour chaque partie de la batterie sodium-ion. Parallèlement, les équipes du Marshall Space Flight Center et du Ames Research Center de la NASA ont mis au point des encres composites imprimées en 3D qui seraient utilisées pour l’extrusion des matériaux.

L’UTEP jouera un rôle clé dans l’utilisation de l’impression 3D pour créer des batteries rechargeables à partir du régolithe lunaire et martien (crédits photo : The University of Texas à El Paso)

Quoi qu’il en soit, il est certainement intéressant de voir les nombreuses façons innovantes dont l’impression 3D est utilisée pour aider l’humanité à explorer l’espace. Comme le mentionne l’UTEP, les batteries pourraient également être utilisées pour des applications ici même sur Terre. Par exemple, elles pourraient être intégrées dans des murs en béton imprimés en 3D et connectées à la production d’énergie solaire afin de créer des maisons compactes et autonomes pour les interventions en cas de catastrophe et dans les pays en développement. Vous pouvez en savoir plus sur la manière dont les équipes cherchent à imprimer en 3D ces batteries en utilisant le régolithe ICI.

Que pensez-vous de ces batteries imprimées en 3D à partir de matériaux trouvés sur la Lune ou sur Mars ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !

*Crédits photo de couverture : JR Hernandez / UTEP Marketing and Communications