Les chercheurs ont commencé à identifier des solvants liquides qui pourraient potentiellement être utilisés pour extraire les matériaux de construction nécessaires de la poussière des roches lunaires et martiennes. Cette recherche et développement constitue un élément important pour permettre l’exploration spatiale à long terme. Grâce à l’apprentissage automatique et à la modélisation informatique, les chercheurs de l’Université de l’État de Washington ont identifié environ une demi-douzaine de solvants candidats susceptibles d’extraire des matériaux sur la Lune et sur Mars susceptibles d’être utilisés pour l’impression 3D.

Les travaux, dirigés par Soumik Banerjee, professeur agrégé à l'École de génie mécanique et des matériaux de l'Université de l'État de Washington, ont été rapportés dans le Journal of Physical Chemistry B.

Les solvants puissants appelés liquides ioniques sont des sels à l’état liquide. "Le travail d'apprentissage automatique nous a fait passer de 20 000 pieds à 1 000 pieds", a déclaré Banerjee. "Nous avons pu sélectionner très rapidement un grand nombre de liquides ioniques, puis comprendre scientifiquement les facteurs les plus importants qui déterminent si un solvant peut dissoudre un matériau."

Les travaux de Banerjee sont financés par la NASA, qui espère ramener des humains sur la Lune puis plus profondément dans l'espace, y compris sur Mars, dans le cadre de sa mission Artemis. Mais pour rendre possibles de telles missions à long terme, les astronautes devront exploiter les matériaux et les ressources trouvés dans ces environnements extraterrestres, en utilisant la technologie d'impression 3D pour créer des structures, des outils ou des pièces à partir d'éléments de base extraits du sol lunaire ou martien.

"Pour la NASA, l'utilisation des ressources in situ sera un enjeu majeur dans les prochaines décennies", a déclaré Banerjee. "Sinon, nous devrons transporter des quantités prohibitives de matériaux depuis la Terre."

L’achat de ces matériaux de construction doit se faire de manière respectueuse de l’environnement et économe en énergie. La méthode d’extraction de l’élément ne peut pas non plus utiliser d’eau, car il n’y a pas d’eau sur la Lune.

Le groupe de recherche de Banerjee étudie les liquides ioniques pour batteries depuis plus d'une décennie, et ceci pourrait être la réponse.

Cependant, tester chaque liquide ionique candidat en laboratoire est coûteux et prend du temps, c'est pourquoi les chercheurs ont utilisé des techniques d'apprentissage automatique et de modélisation au niveau atomique pour passer au crible des centaines de milliers de liquides ioniques candidats. Ils recherchent des liquides ioniques capables de digérer les matériaux lunaires et martiens, d’extraire des éléments vitaux tels que l’aluminium, le magnésium et le fer, de se régénérer et peut-être de produire de l’oxygène ou de l’eau comme sous-produit pour aider à maintenir la vie.

Après avoir déterminé les qualités souhaitables d’un solvant, les chercheurs ont trouvé environ six candidats hautement souhaitables. Les facteurs importants de succès comprennent la taille des ions moléculaires qui composent le sel, la densité de charge de surface (c'est-à-dire la charge par unité de surface de l'ion) et la mobilité des ions dans le liquide.

Dans une autre étude, les chercheurs, en collaboration avec des chercheurs de l’Université du Colorado, ont testé plusieurs liquides ioniques en laboratoire pour déterminer leur capacité à dissoudre des composés. Ils espèrent éventuellement construire un réacteur à l’échelle laboratoire ou pilote et tester les solvants candidats en utilisant des matériaux obtenus sur la Lune.

Source compilée : ScitechDaily