Des briques lunaires façon LEGO imprimées sans liant

L'édification d'habitats sur la Lune pourrait bientôt s'apparenter au montage d'un jeu de construction géant. Une équipe scientifique a démontré qu'il est possible de fusionner de la poussière lunaire simulée pour créer des briques emboîtables, éliminant ainsi le besoin de transporter des matériaux supplémentaires depuis la Terre.

Ces travaux, menés par des chercheurs de l'Université de l'Arkansas, constituent une étape préliminaire vers cette vision. Ils ont prouvé que la régolithe lunaire, un matériau meuble et poussiéreux recouvrant la surface du satellite, peut être transformée en blocs de type LEGO via l'impression 3D. Cette méthode vise à réduire la logistique nécessaire aux futurs établissements permanents envisagés par la NASA.

La fusion laser sans additifs

Contrairement aux sols terrestres, la régolithe ne contient aucune matière organique. Elle se compose de particules anguleuses formées par des milliards d'années d'impacts d'astéroïdes et de micrométéorites. Pour leurs expériences, les scientifiques ont utilisé le Lunar Highlands Regolith Simulant (LHS-1), un produit commercial reproduisant les échantillons collectés lors des missions Apollo des années 1960 et 1970.

L'étude, publiée dans la revue NPJ Advanced Manufacturing, a été dirigée par Cole McCallum, alors étudiant de premier cycle, sous la supervision de Wan Shou, professeur assistant en génie mécanique. L'équipe a employé une technique appelée fusion sélective par laser sur lit de poudre. Ce procédé étale une fine couche de poudre sur une surface plane, puis utilise un faisceau lumineux concentré pour souder les particules entre elles par frittage. Le plateau descend ensuite pour permettre l'ajout d'une nouvelle couche, construisant progressivement l'objet tridimensionnel.

Alors que d'autres recherches avaient mélangé la régolithe avec des agents liants, nécessitant leur transport depuis la Terre, les chercheurs de l'Arkansas ont réalisé une première mondiale : le frittage direct de la régolithe simulée en blocs reconfigurables sans aucun liant, grâce à une source lumineuse de puissance relativement faible.

« Il n'y a rien d'autre auquel elle se lie. La poudre de régolithe se lie à elle-même », a expliqué Cole McCallum. Les prototypes produits mesurent quelques centimètres et incluent des formes en croix ou en lettre H, permettant un assemblage modulaire similaire aux briques plastiques.

Défis mécaniques et perspectives

Malgré ce succès conceptuel, la résistance du matériau reste insuffisante pour toutes les applications structurelles lunaires. Les briques entièrement composées de régolithe simulée se sont révélées plus poreuses et mécaniquement plus faibles que celles imprimées avec des liants.

« Ces structures peuvent se soutenir elles-mêmes », a nuancé McCallum. « Mais je serais hésitant à affirmer que notre processus peut supporter d'autres charges pour le moment. » Wan Shou souligne la nécessité d'expériences complémentaires pour comprendre le comportement de l'impression en microgravité et dans le vide, ainsi que pour améliorer les propriétés mécaniques avant une utilisation pratique.

Pour Cole McCallum, originaire de Little Rock, Arkansas, ce projet a marqué le début de sa carrière scientifique. Encouragé par son professeur à participer à la recherche dès le premier cycle, il a obtenu ses diplômes en génie mécanique et physique en mai dernier. Il a ensuite reçu une bourse Lafayette inaugurale, créée pour célébrer le 250e anniversaire des États-Unis, qui lui permet de poursuivre un master en France.

Seuls 30 candidats ont été sélectionnés parmi plus de 3 400 dossiers pour ce programme. McCallum étudie désormais le génie aérospatial à Toulouse, à l'Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO). Bien que son orientation académique ait changé, il attribue à cette expérience initiale la capacité à gérer les défis de l'investigation scientifique.

« Cela vous aide à affiner et à surmonter tous les problèmes que vous rencontrez en tant que chercheur. J'ai fait beaucoup d'erreurs la première fois », a-t-il confié. « C'était vraiment agréable d'avoir une longueur d'avance sur tout le monde et de commettre ces erreurs tôt. »

Référence : « Additive manufacturing of lunar regolith for reconfigurable building blocks toward lunar habitation » par Cole McCallum, Youwen Liang, Nahid Tushar, Ben Xu, Bo Zhao, Hao Zeng and Wan Shou, 29 August 2026, npj Advanced Manufacturing. DOI: 10.1038/s44334-026-00111-x

Ce travail a bénéficié du soutien de la Honors College Undergraduate Research Grant accordée à C.M. et du Startup Package de l'Université de l'Arkansas destiné à W.S.