Combien de colons humains la Lune pourrait-elle abriter ?

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| SpaceTech

Plus de 40 ans après la fin du programme Apollo, la NASA a décidé que l’Homme retournerait sur la Lune en 2024 dans le cadre du projet Artemis. Ce retour des humains sur la surface lunaire permettra, notamment, d’étudier la faisabilité de l’installation de colonies et le développement de bases lunaires. À ce titre, les scientifiques se sont penchés sur les capacités d’accueil effectives de la Lune et la manière dont l’environnement lunaire pourrait supporter la vie humaine. 

Une façon de répondre à cette question, de manière simpliste, est de considérer la surface lunaire. La superficie de la Lune représente environ 15.9% de la superficie totale de la Terre (à l’exclusion de la superficie couverte par les océans). Techniquement, si nous remplissions cette zone à la densité des villes les plus peuplées de la Terre, nous pourrions installer des milliards de milliards d’humains à la surface de la Lune.

Mais combien de personnes pourraient tenir à la surface de la Lune est une question très différente de celle de combien de personnes ce monde pourrait soutenir durablement. Et à cet égard, la Lune est certainement la cousine la plus pauvre de la Terre.

« C’est un endroit plutôt stérile. Chaque espèce cherche à élargir sa niche écologique. Mais la nouvelle « niche », qui est la Lune, est très inhospitalière pour les humains », indique Darby Dyar, chercheur au Planetary Science Institute en Arizona et professeur d’astronomie au Mount Holyoke College dans le Massachusetts.

Les obstacles à l’installation de colonies lunaires

Contrairement à la Terre, il n’y a pas de précipitations sur la Lune pour que l’eau s’accumule. Fondamentalement, la Lune manque également d’une atmosphère avec de l’air respirable. Le satellite naturel de la Terre n’a pas non plus d’écosystèmes existants qui pourraient convenablement soutenir les domaines de l’agriculture.

La Lune est également vulnérable aux tempêtes solaires, c’est-à-dire les éruptions à la surface du Soleil qui émettent un puissant rayonnement électromagnétique, que la Lune — sans la protection d’un champ magnétique — ne peut pas dévier. Il y a aussi des températures extrêmes et de longues périodes alternées d’obscurité et de lumière.

Tout cela peut rendre la vie sur la Lune impossible. Pourtant, étonnamment, ce n’est pas le cas. En fait, les éléments essentiels à l’existence humaine — l’air, l’eau, la nourriture et un abri — ne sont théoriquement pas aussi inaccessibles sur la Lune que l’on pourrait le croire.

Apporter de l’oxygène ou le synthétiser ?

Pour soutenir une population de départ de quelques centaines de personnes sur la Lune, nous devrions commencer par transporter de l’air vers la surface lunaire, en le pompant dans des structures scellées dans lesquelles les humains vivraient. Cela semble difficilement réalisable, mais à court terme, ce serait en fait assez rentable, selon Markus Landgraf, le chef de projet lunaire à l’Agence spatiale européenne.

« Les gens ne consomment pas beaucoup d’air, et pendant longtemps, nous n’aurons pas besoin de générer de l’air sur la Lune. Nous pouvons l’apporter. Les coûts de transport pour cela sont encore gérables ». Si cette population atteignait des dizaines de milliers, cependant, nous aurions besoin de synthétiser de l’oxygène sur la Lune, un processus coûteux. Mais Landgraf explique que la croissance de l’exploration spatiale dans les décennies à venir pourrait rendre le processus plus économique.

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Dans ce concept de colonie lunaire, une installation minière lunaire récolte l’oxygène du sol volcanique riche en ressources de la Mare Serenitatis sur la Lune, une vaste plaine de lave. © NASA/SAIC/Pat Rawlings

C’est parce que propulser des engins spatiaux nécessite de l’oxygène, donc si la demande augmente, « il est plus logique sur le plan économique de construire des générateurs d’oxygène sur la Lune pour la propulsion des fusées, plutôt que pour l’eau potable et l’air pour les colons ». Cela réduirait les coûts de production, ce qui rendrait moins chère la production d’air pour les habitants de la Lune.

La disponibilité de l’eau sur la Lune

Et l’eau ? Jusqu’à il y a quelques décennies, les chercheurs pensaient que la Lune était complètement aride. Mais maintenant, ils savent qu’une quantité surprenante de liquide est présente sur la surface lunaire. « Nous pensons qu’il reste de l’eau depuis la formation de la Lune. Et nous savons que les comètes, qui sont essentiellement des boules de glace, impactent périodiquement la surface de la Lune. Il y a de bonnes preuves pour suggérer que ces cratères où les comètes ont percuté la surface contiennent encore des réservoirs de glace », explique Dyar. Et ces suppositions ont récemment été confirmées.

Une autre source d’eau vient des vents solaires ; chargés de protons, ceux-ci entrent en collision avec des électrons sur la Lune, formant de l’hydrogène. Tout cela s’ajoute à une quantité décente d’eau lunaire, peut-être suffisante pour soutenir une population importante. Et nous avons déjà développé des technologies sur la Station spatiale internationale pour recycler l’eau potable de l’eau de douche, de l’urine et de la sueur des astronautes. Sur la Lune, cette technologie pourrait créer une source d’eau en circuit fermé pour les habitants.

graphique abondance latitude eau SOFIA Lune
Graphique montrant l’abondance d’eau en fonction de la latitude lunaire telle que mesurée par SOFIA dans la bande infrarouge 6 µm (noir) et le Moon Mineralogy Mapper dans la bande 3 µm (rouge). Crédits : C. I. Honniball et al. 2020

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Mais même avec le recyclage, dit Dyar, ces réserves d’eau ne seraient pas infinies ; le recyclage de l’eau à maintes reprises entraîne des pertes, de sorte que les réserves devraient être rechargées de temps en temps. De plus, extraire l’eau de la Lune en écrasant les roches lunaires et en draguant la glace des cratères profonds nécessiterait d’énormes et coûteuses quantités d’énergie. « Mon sentiment est que la colonisation de la Lune dépendra de notre apport d’hydrogène », ajoute Dyar. Le transport serait également coûteux : environ 180’000 euros par kilogramme.

L’eau : elle ne représentera pas un problème pour les premiers colons

Sans savoir quelle quantité d’eau se trouve actuellement à la surface de la Lune, il est également difficile d’estimer le nombre de personnes qu’elle pourrait accueillir. Mais nous savons au moins que c’est peut-être suffisant pour fournir une source d’eau relativement durable. Dans tous les cas, Landgraf estime que les pionniers lunaires n’auraient pas besoin d’exploiter les ressources en eau de la Lune pendant au moins les cinq à dix premières années de colonisation ; il sera assez bon marché de transporter l’eau là-haut et la recycler pour la vingtaine d’humains qui seront les premiers habitants lunaires.

Quant à l’agriculture lunaire, nous pourrions imiter les conditions de croissance de la Terre avec des dômes fermés ressemblant à un écosystème. Illuminée par de longues périodes de rayonnement solaire et arrosée d’eau recyclée, l’agriculture lunaire pourrait être étendue pour nourrir des milliers de personnes. De nombreuses recherches suggèrent déjà que faire pousser des cultures dans l’espace fonctionnera.

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