Jusqu’à présent, pratiquement tout ce que la race humaine a jamais construit – des outils rudimentaires aux maisons à un étage en passant par les plus hauts gratte-ciel – a eu une restriction clé : la gravité terrestre. Pourtant, si certains scientifiques réussissent, cela pourrait bientôt changer.
À bord de la Station spatiale internationale (ISS) se trouve actuellement une boîte métallique de la taille d’une tour d’ordinateur de bureau. À l’intérieur, une buse aide à construire de petites pièces de test qu’il est impossible de fabriquer sur Terre. Si les ingénieurs essayaient de fabriquer ces structures sur Terre, elles échoueraient sous la gravité terrestre.
“Ce seront nos premiers résultats pour un processus vraiment nouveau en microgravité”, déclare Ariel Ekblawun architecte spatial qui a fondé la Space Exploration Initiative du MIT et l’un des chercheurs (sur Terre) à l’origine du projet.
Le procédé du groupe MIT consiste à prendre une peau de silicone souple, de la forme de la pièce qu’elle créera éventuellement, et à la remplir d’une résine liquide. “Vous pouvez les considérer comme des ballons”, dit Martin Nisserun ingénieur du MIT et un autre des chercheurs à l’origine du projet. “Au lieu de leur injecter de l’air, injectez-leur de la résine.” La peau et la résine sont toutes deux des produits disponibles dans le commerce.
La résine est sensible à la lumière ultraviolette. Lorsque les ballons subissent un flash ultraviolet, la lumière percole à travers la peau et se lave sur la résine. Il durcit et se raidit, durcissant en une structure solide. Une fois guéri, les astronautes peuvent couper la peau et révéler la partie à l’intérieur.
Tout cela se passe à l’intérieur de la boîte qui a été lancée le 23 novembre et qui doit passer 45 jours à bord de l’ISS. Si tout réussit, l’ISS enverra des pièces expérimentales sur Terre pour que les chercheurs du MIT les testent. Les chercheurs du MIT doivent s’assurer que les pièces qu’ils ont fabriquées sont structurellement saines. Après cela, plus de tests. “La deuxième étape serait, probablement, de répéter l’expérience à l’intérieur de la Station spatiale internationale”, explique Ekblaw, “et peut-être d’essayer des formes légèrement plus compliquées, ou un réglage d’une formulation de résine.” Après cela, ils voudraient essayer de fabriquer des pièces à l’extérieur, dans le vide de l’espace lui-même.
L’avantage de construire des pièces comme celle-ci en orbite est que le facteur de stress le plus fondamental de la Terre – la gravité de la planète – n’est plus un facteur limitant. Supposons que vous ayez essayé de créer des faisceaux particulièrement longs avec cette méthode. “La gravité les ferait s’affaisser”, explique Ekblaw.
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Dans la microgravité de l’ISS ? Pas tellement. Si l’expérience réussit, leur boîte serait capable de produire des pièces de test trop longues à fabriquer sur Terre.
Les chercheurs imaginent un avenir proche où, si un astronaute avait besoin de remplacer une pièce produite en série, par exemple un écrou ou un boulon, il n’aurait pas besoin d’en expédier une depuis la Terre. Au lieu de cela, ils pourraient simplement insérer une peau en forme d’écrou ou de boulon dans une boîte comme celle-ci et la remplir de résine.
Mais les chercheurs pensent aussi à long terme. S’ils peuvent fabriquer de très longues pièces dans l’espace, pensent-ils, ces pièces pourraient accélérer de grands projets de construction, tels que les structures d’habitats spatiaux. Ils peuvent également être utilisés pour former les cadres structurels des panneaux solaires qui alimentent un habitat ou radiateurs qui empêchent l’habitat de devenir trop chaud.
Construire des objets dans l’espace présente également quelques avantages clés. Si vous avez déjà vu une fusée en personne, vous saurez que, aussi impressionnantes soient-elles, elles ne sont pas particulièrement larges. C’est une des raisons pour lesquelles de grandes structures telles que l’ISS ou la Chine Tiangong monter au coup par coup, assemblé un module à la fois au fil des ans.
Les planificateurs de mission d’aujourd’hui doivent souvent consacrer beaucoup d’efforts à essayer d’insérer des télescopes et d’autres engins dans ce petit espace de chargement. Le télescope spatial James Webb, par exemple, possède un immense terrain de tennis pare-soleil. Pour l’insérer dans sa fusée, les ingénieurs ont dû le plier délicatement et planifier un processus de déploiement élaboré une fois que JWST a atteint sa destination. Chaque panneau solaire que vous pouvez assembler en orbite terrestre est un panneau solaire de moins que vous devez insérer dans une fusée.
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Un autre avantage clé est le coût. Le coût des lancements spatiaux, corrigé de l’inflation, est tombé plus de 20 fois depuis le lancement de la première navette spatiale en 1981, mais chaque livre de fret peut encore coûter plus de 1 000 $ à mettre dans l’espace. L’espace est désormais à la portée des petites entreprises et des groupes de recherche universitaires modestes, mais chaque once fait une différence de prix significative.
Lorsqu’il s’agit d’autres mondes comme la Lune et Mars, les penseurs et les planificateurs ont longtemps pensé à utiliser le matériel qui est déjà là : régolithe lunaire ou alors sol martiensans parler de l’eau que l’on retrouve gelée sur les deux mondes. Dans l’orbite terrestre, ce n’est pas aussi simple. (Les architectes ne peuvent pas exactement transformer le Ceintures de rayonnement de Van Allen en matériau de construction.)
C’est là qu’Ekblaw, Nisser et leurs collègues espèrent que leur approche d’injection de résine pourrait exceller. Cela ne créera pas de composants complexes ou de circuits complexes dans l’espace, mais chaque petite pièce est une de moins que les astronautes doivent assumer eux-mêmes.
“En fin de compte, le but est de rendre ce processus de fabrication disponible et accessible à d’autres chercheurs”, explique Nisser.