Sur la Lune, l'accès à l'eau potable pourrait faire la différence entre de courts séjours et une présence humaine permanente, et l'invention primée d'une entreprise canadienne vient faciliter la colonisation du satellite naturel de la Terre.

«Les défis liés à la purification de l’eau dans l’espace ne manquent pas, a remarqué Daniel Sax, directeur de Canadian Strategic Missions Corporation, lors d’une récente entrevue. Nous avons réussi à mettre au point un système conçu pour fonctionner dans les conditions extrêmes de la Lune.»

L'invention de son entreprise, baptisée LunaPure, a remporté en avril un concours organisé par l'Agence spatiale canadienne, qui avait invité des entreprises de tout le pays à concevoir des technologies capables d'extraire et de purifier l'eau sur la Lune.

Chaque kilogramme envoyé dans l’espace a un coût exorbitant, et les enjeux sont considérables: une solution viable pour l’accès à l’eau potable pourrait réduire considérablement le besoin de missions de ravitaillement en plus de contribuer à faire du fantasme d’une vie lunaire à long terme une réalité.

Et l’application concrète de LunaPure devient de plus en plus réaliste. Le programme Artemis de la NASA, développé en partenariat avec l'Agence spatiale canadienne, vise à poser un équipage sur la surface lunaire en 2028 et à lancer à terme la construction d'une base lunaire capable d'accueillir des astronautes pendant des semaines, voire des mois.

La mission Artemis II a vu quatre membres d'équipage — dont le Canadien Jeremy Hansen — revenir sur Terre le 10 avril après un voyage de dix jours autour de la Lune.

L'objectif du défi Aqualunaire de l'Agence spatiale canadienne était d'identifier une technologie techniquement réalisable, innovante et présentant un potentiel à long terme pour de futures missions lunaires.

Marc Guilbert, entrepreneur membre du jury et titulaire d'un doctorat en physique théorique, a déclaré que la proposition de M. Sax pourrait être adaptée et commercialisée de manière réaliste dans un avenir proche.

«Nous avons évalué environ 45 candidatures, a raconté M. Guilbert lors d’une récente entrevue. Même pour un défi aussi extrême que l’extraction d’eau sur la Lune, il existait plusieurs approches fondamentalement différentes pour résoudre le problème.»

La proposition lauréate a remporté le grand prix du concours, d’une valeur de 400 000 $. Le prototype, que M. Sax décrit comme n’étant pas plus grand qu’une «boîte de livres», fonctionne en utilisant la chaleur de l’énergie solaire pour faire fondre de la glace et déclencher un processus chimique qui élimine les contaminants, produisant ainsi de l’eau propre.

La Dre Tara Hayden, géoscientifique lunaire à l’Université Western qui a collaboré avec l’Agence spatiale canadienne dans le cadre des programmes Artemis II et Artemis III, a noté que des technologies telles que LunaPure pourraient également servir à produire du carburant pour fusées.

Pour passer de la glace au carburant de fusée, «il faut extraire l’hydrogène et l’oxygène de l’eau par électrolyse», a expliqué Mme Hayden, qui est chercheuse postdoctorale au département des sciences de la Terre de l’Université Western. L’électrolyse est un processus qui utilise l’électricité pour «séparer» l’eau. Les gaz peuvent alors être comprimés sous forme liquide et utilisés comme propergol, a-t-elle continué.

Trouver de l'eau

Mais accéder à l’eau sur la Lune est loin d’être simple: l’eau y est si rare que sa présence se mesure en parties par million.

«Ce n’est pas comme sur Terre, on ne peut pas partir du principe qu’on aura facilement accès à l’eau», a-t-elle expliqué.

La compréhension scientifique de l’eau lunaire a considérablement évolué ces dernières années. D’après les échantillons prélevés lors des missions Apollo, la croyance était que la Lune était complètement aride, selon la chercheuse.

L'eau est finalement «présente dans de multiples réservoirs — nous estimons désormais qu’il y a environ 600 milliards de kilogrammes d’eau sous forme de glace (sur la Lune)», affirme Mme Hayden en se basant sur ses recherches.

Mme Hayden précise que les missions actuelles se concentrent sur la glace piégée dans des régions en ombre permanente — des cratères profonds que la lumière du soleil n’atteint jamais. Ces zones, parmi les plus froides de la Lune, ont agi comme des «pièges à froid» pendant des milliards d’années, permettant à l’eau de s’accumuler et de rester gelée.

Les prochaines missions Artemis visent à localiser ces gisements à distance, puis à en prélever des échantillons. «Nous ne savons pas exactement où se trouve la glace», a noté la chercheuse.

Défis techniques

Même une fois localisée, l’extraction de la glace lunaire pose des défis techniques majeurs. Cette complexité, a affirmé M. Sax, est précisément ce à quoi visent des technologies telles que le système lauréat du défi Aqualunaire.

Il a noté que cette technologie avait été conçue dans le respect de contraintes strictes, notamment en matière de masse, de puissance et d’autosuffisance — des considérations essentielles pour les missions spatiales.

«Dans l’espace, tout est soumis à des contraintes de masse et de puissance, a-t-il expliqué. Le lancement de matériel coûte des millions (de dollars) par kilogramme, le système doit donc être extrêmement efficace.»

La purification ajoute une difficulté supplémentaire. «On est confronté à des contaminants et à une composition très variable», a déclaré M. Sax.

Bien que le système LunaPure ait atteint des niveaux élevés de purification lors des essais, il a ajouté qu’il faudrait encore l’affiner avant de l’utiliser pour la consommation humaine ou la production de carburant.

«Nous nous en approchons de plus en plus, a affirmé Mme Hayden. À présent, il nous suffit de tester (ces technologies) spécifiquement dans l’environnement lunaire pour voir si elles seraient viables pour faciliter notre cohabitation à long terme là-bas.»

Des essais devraient avoir lieu au cours des prochaines années.

Le déploiement d’une telle technologie sur la Lune nécessitera probablement une collaboration internationale, a indiqué M. Sax.

«Si nous avons de la chance et que nous jouons bien nos cartes, notre technologie pourrait faire partie des futures missions lunaires», a-t-il déclaré, ajoutant que le système pourrait un jour devenir «l’un des procédés […] que les humains utiliseront pour purifier l’eau sur la Lune au cours des 100 prochaines années».

Au-delà de permettre la vie humaine sur la Lune, cette technologie pourrait également avoir des applications sur Terre, selon Mme Hayden.

«Nous pourrions l’utiliser pour localiser et accéder à de l’eau qui n’est pas facilement disponible, en particulier dans les régions confrontées à la pénurie», a-t-elle indiqué.

Charlotte Glorieux, La Presse Canadienne