La colonisation de la Lune et de Mars représente un nouveau chapitre audacieux de l’histoire de l’humanité, posant des défis uniques en matière de durabilité de la vie dans ces environnements extraterrestres. Récemment, des chercheurs ont exploré la viabilité de la photosynthèse artificielle pour soutenir la vie dans l’espace. Les premiers résultats indiquent que la production d’oxygène et de carburant est possible. Ces découvertes pourraient révolutionner les missions spatiales à long terme.
La conquête de l’espace est un défi qui captive l’humanité depuis des décennies. Alors que des missions à long terme vers la Lune et Mars se préparent, la question de la durabilité de la vie humaine dans ces environnements extraterrestres se pose. Deux technologies prometteuses, la photosynthèse artificielle et la production d’oxygène et de carburant à partir de l’énergie solaire, pourraient être la clé pour soutenir la vie humaine au-delà de la Terre.
La photosynthèse artificielle, un processus qui imite la façon dont les plantes convertissent la lumière solaire en énergie, est une solution potentielle pour fournir de l’oxygène et de l’énergie aux colonies spatiales. Cependant, la mise en œuvre de cette technologie dans l’espace présente des défis uniques. Notamment, la lumière solaire qui atteint la Lune et Mars est différente de celle qui atteint la Terre en raison de l’absence ou de la minceur de l’atmosphère. De plus, les conditions extrêmes de température et la présence de poussière en grande quantité sur ces corps célestes peuvent affecter la performance des dispositifs de photosynthèse artificielle.
Une étude récente a évalué la viabilité technologique des dispositifs photoélectrochimiques pour la production d’oxygène et de carburant sur la Lune et Mars. Ces dispositifs utilisent la lumière solaire pour déclencher des réactions chimiques qui produisent de l’oxygène et du carburant. L’équipe de chercheurs, menée par l’Université Warwick, a utilisé des modèles pour simuler la performance de ces dispositifs dans les conditions spécifiques de la Lune et de Mars. Leurs travaux sont publiés dans la revue Nature Communications.
Énergie solaire : clé de la vie dans l’espace
Sur la Lune, les chercheurs ont constaté que la production d’oxygène et de carburant par photosynthèse artificielle est techniquement réalisable. Les dispositifs peuvent produire suffisamment d’énergie pour soutenir la vie humaine pendant les périodes bénéficiant de rayonnement solaire, qui durent environ deux semaines à l’équateur lunaire.
En revanche, pendant les deux semaines de nuit qui suivent, des méthodes de stockage d’énergie fiables ou le positionnement stratégique des dispositifs aux pôles seraient nécessaires, car la lumière solaire est disponible pendant une plus grande partie de l’année.
Sur Mars, la situation est plus complexe. L’atmosphère martienne contient du dioxyde de carbone (CO2) en grandes quantités, qui peut certes être transformé en carburant à l’aide de la lumière solaire, mais les dispositifs nécessitent des tensions très élevées pour fonctionner, ce qui est difficile à atteindre avec le rayonnement solaire disponible sur Mars. De plus, l’hiver martien, qui dure presque deux fois plus longtemps que sur Terre, présente des défis supplémentaires en raison de la faible irradiation solaire.
La photosynthèse artificielle est donc techniquement réalisable sur la Lune et Mars, mais avec des défis spécifiques à chaque environnement. De surcroît, l’impact de la poussière lunaire et martienne, présente en abondance, sur la transmission de la lumière solaire, est un facteur crucial à prendre en compte.
Trop de poussière pour une vie durable dans l’espace ?
La poussière lunaire, également connue sous le nom de régolithe lunaire, est particulièrement problématique en raison de sa nature fine et collante. Elle peut se coller aux surfaces des dispositifs, formant une couche qui empêche la lumière du soleil d’atteindre les cellules photoélectrochimiques. Elle peut également causer des dommages mécaniques aux dispositifs en raison de sa nature abrasive.
Sur Mars, la poussière est également un problème majeur. Les tempêtes de poussière martiennes, qui peuvent durer des semaines voire des mois, peuvent recouvrir les dispositifs de photosynthèse artificielle de poussière, réduisant ainsi leur capacité à produire de l’oxygène et du carburant. Tout comme sur la Lune, cette dernière peut bloquer la lumière solaire, réduisant ainsi l’efficacité des dispositifs. Ce fut le cas pour le rover Insight, dont les panneaux solaires ont été totalement ensevelis sous la poussière, mettant un terme à sa mission et à son fonctionnement en décembre 2022.
Néanmoins, les chercheurs ont identifié des solutions potentielles pour minimiser l’impact de la poussière. Des systèmes de nettoyage automatique pourraient être mis en place pour éliminer régulièrement la poussière des surfaces des dispositifs, comme des brosses ou des souffleurs d’air. Sans compter que les technologies de photosynthèse artificielle pourraient être conçues avec des surfaces spéciales qui repoussent la poussière ou qui minimisent son adhérence, à l’image des revêtements superhydrophobes qui repoussent l’eau.
Dans un article de The Conversation, les auteurs concluent que leurs découvertes sur la photosynthèse artificielle et la production d’oxygène et de carburant dans l’espace, à partir de la lumière solaire, sont prometteuses. Ces technologies pourraient non seulement permettre des missions à long terme sur la Lune et Mars, mais aussi ouvrir la voie à la colonisation de l’espace.
En attendant, les chercheurs doivent encore résoudre des problèmes tels que le stockage d’énergie à long terme, la gestion de la poussière et l’optimisation des dispositifs pour les conditions spécifiques à chaque environnement.