La NASA propose de convertir la poussière lunaire en énergie pour réduire le coût des missions spatiales
Des scientifiques ont découvert une avancée en matière de durabilité lunaire. L'utilisation de cellules solaires fabriquées à partir de poussière lunaire simulée crée une source d'énergie légère et résistante aux radiations pour les futures missions lunaires.
Cette avancée en matière de durabilité lunaire pourrait réduire le besoin d'acheminer des matériaux encombrants depuis la Terre. Cette recherche, publiée dans la revue Device, décrit une nouvelle approche qui offrirait une source d'énergie légère.
La nouvelle approche
Felix Lang, de l'Université de Potsdam, explique : « Les cellules solaires spatiales actuelles peuvent atteindre un rendement de 30 à 40 %, mais leur coût est élevé, tant en termes financiers qu'en termes de masse. Ces cellules reposent sur du verre lourd ou des feuilles épaisses, et leur mise en orbite représente un coût considérable. »
Lang et son équipe proposent de s'approvisionner en matériaux directement sur la Lune. Le verre terrestre est ainsi remplacé par du verre lunaire, un verre issu du régolithe lunaire. Ce changement pourrait réduire la masse de la charge utile d'une mission jusqu'à 99,4 %. Il pourrait également réduire les coûts de transport de 99 % et ouvrir la voie à une infrastructure énergétique évolutive sur la surface lunaire.
Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont fait fondre une version synthétique de poussière lunaire pour créer du verre lunaire. Ce matériau a servi de base à des panneaux solaires à cristaux de pérovskite, peu coûteux et dotés d'excellentes capacités de conversion d'énergie solaire en électricité. Ces panneaux ont surpassé les panneaux conventionnels en termes de rendement énergétique par gramme, soit 100 fois plus d'énergie par unité de masse déployée.
Des résultats prometteurs
Selon Lang, « si l'on parvient à réduire le poids de 99 %, les cellules ultra-efficaces à 30 % ne sont plus nécessaires ; il suffit d'en fabriquer davantage sur la Lune. De plus, nos prototypes sont plus résistants aux radiations, contrairement aux cellules conventionnelles qui se dégradent avec le temps. » Les nouvelles cellules solaires ont été soumises à des niveaux de radiation comparables à ceux des environnements spatiaux.
Les résultats sont prometteurs. Le verre standard fonce avec l'exposition, ce qui nuit à la transmission lumineuse et à l'efficacité. Le verre lunaire conserve ses performances ; les impuretés naturelles lui confèrent une teinte brune qui résiste à la décoloration et stabilise le matériau contre les dommages causés par les radiations.
La fabrication du verre lunaire a été simple, car elle ne nécessite pas d'étapes de purification complexes. La température élevée nécessaire à la fusion a été obtenue grâce à la concentration de la lumière solaire, une ressource abondante sur la Lune. L'équipe a atteint un rendement de 10 % grâce à des ajustements minutieux de l'épaisseur du verre et de la structure interne de la cellule solaire. Un verre lunaire plus transparent pourrait porter ce rendement à 23 %.
En revanche, la fabrication lunaire présente certains obstacles. La faible gravité lunaire pourrait altérer la solidification du régolithe en fusion. Les techniques existantes de fabrication de pérovskites utilisent des solvants qui s'évaporent difficilement sous vide. Les variations extrêmes de température menacent la stabilité du matériau. Les chercheurs prévoient de lancer une petite démonstration sur la Lune, où les cellules solaires pourront être testées en conditions lunaires réelles.