Comment les lasers et l’impression 3D construiront notre avenir dans l’espace

L’exploration spatiale a considérablement progressé au cours des dernières décennies, et avec elle, nos ambitions ont également évolué. Il ne s’agit plus seulement de visiter des planètes lointaines, mais de s’y installer, et pour cela, nous recherchons activement la construction de structures qui soutiendront la future colonisation spatiale et les voyages interstellaires.

Cependant, construire hors de la Terre n’est pas la même chose que construire sur Terre. La construction dans l’espace comporte de sérieux défis.

Par exemple, les fortes variations de température peuvent compromettre l’intégrité des matériaux de construction que nous utilisons sur Terre. Il y a aussi la microgravité, le vide spatial, les radiations, la rareté des ressources comme l’eau et les agrégats conventionnels, ainsi que la logistique du lancement et de l’assemblage des composants en orbite ou sur des surfaces extraterrestres.

Tous ces éléments posent des défis qui nécessitent de repenser à la fois les matériaux et les méthodes de construction dans l’espace.

Des avancées telles que le béton spatial, le frittage par micro-ondes, le frittage laser, les matériaux thermodurcissables et la fusion/formage du régolithe sont quelques-unes des solutions pour faire face aux conditions environnementales sévères et à la rareté des ressources.

La technologie d’impression 3D est une autre innovation majeure, montrant un grand potentiel pour la construction d’habitats et de structures complexes dans l’espace. Elle offre les avantages de la précision, d’une efficacité accrue, d’un durcissement rapide, de la stabilité et de la réduction des déchets.

Cette technologie peut être utilisée avec des matériaux locaux comme le sol lunaire et martien pour construire des infrastructures durables, réduisant ainsi le besoin de transporter tous les matériaux depuis la Terre.

Une autre innovation jouant un rôle important ici est les robots automatisés, qui construisent des structures en béton dans des environnements sévères et éliminent le besoin de main-d’œuvre humaine. Ils disposent de capacités de surveillance en temps réel pour garantir la qualité de la construction et la sécurité pour une habitation à long terme.

Ainsi, le domaine de l’exploration et de la colonisation spatiales progresse rapidement, et dans ce contexte, les chercheurs ont maintenant trouvé un moyen de construire de très grandes structures pour des opérations spatiales durables.

Parcours NOM4D : Fabrication spatiale à base de laser

Une équipe d’ingénieurs de l’Université de Floride (UF) travaille à la fabrication de structures métalliques de précision¹ en orbite avec l’aide de la technologie laser.

L’idée est de construire spécifiquement des structures massives, comme un champ solaire de 100 mètres en orbite, en utilisant une technologie laser avancée.

En plus des panneaux solaires, l’équipe vise à voir des structures à grande échelle comme des télescopes spatiaux, des antennes satellites, voire des parties de stations spatiales construites directement en orbite, ce qui représenterait une avancée majeure vers des missions plus longues et des opérations spatiales durables.

« Nous voulons construire de grandes choses dans l’espace. Pour construire de grandes choses dans l’espace, il faut commencer à fabriquer des choses dans l’espace. C’est une nouvelle frontière passionnante. »

Pour mener leurs recherches, l’université a obtenu un contrat de 1,1 million de dollars de la DARPA. Bien que d’autres universités explorent également la fabrication spatiale, UF est la seule à se concentrer sur le formage laser pour les applications spatiales.

À cette fin, Miller et ses étudiants collaborent avec la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) et le Marshall Space Flight Center de la NASA, qui contribue à faire progresser le programme spatial américain grâce à ses lanceurs, systèmes spatiaux, systèmes de propulsion et matériels, technologies d’ingénierie de pointe et projets scientifiques et de recherche innovants.

Ainsi, ils travaillent ensemble sur un projet appelé NOM4D, qui signifie Novel Orbital and Moon Manufacturing, Materials, and Mass-efficient Design, visant à transformer le développement des infrastructures spatiales.

Pour NOM4D, l’un des plus grands défis est de dépasser les limites de taille et de poids du chargement des fusées. Pour relever ces problèmes, l’équipe de l’UF développe une technologie de formage laser permettant de plier les métaux en traçant des motifs précis dessus.

Si cela est réalisé avec précision, cela ne nécessite pas d’intervention humaine, car la chaleur du laser torsade le métal lui-même, ce qui constitue une étape cruciale vers la réalisation de la fabrication orbitale. Selon un membre de l’équipe, Nathan Fripp, doctorant en troisième année en science et génie des matériaux :

« Avec cette technologie, nous pouvons construire des structures dans l’espace beaucoup plus efficacement que de les lancer entièrement assemblées depuis la Terre. Cela ouvre un large éventail de nouvelles possibilités pour l’exploration spatiale, les systèmes satellites et même les habitats futurs. »

Modifier correctement la forme du métal selon les besoins est un processus complexe, donc le formage laser complexe est assurément une grande réussite, mais ce n’est qu’une partie de l’équation.

Le défi, a noté Miller, est de s’assurer que les propriétés du matériau restent bonnes ou s’améliorent pendant le processus. Les zones pliées doivent toujours présenter de bonnes propriétés ainsi qu’être résistantes et solides avec la flexibilité adéquate.

Afin d’évaluer les matériaux, l’équipe a réalisé des tests contrôlés sur de l’acier inoxydable, de l’aluminium et des céramiques pour analyser comment des variables telles que la chaleur, la gravité et l’énergie laser influencent la façon dont les matériaux se plient et se comportent.

« Nous effectuons de nombreux tests contrôlés et recueillons des données détaillées sur la façon dont différents métaux réagissent à l’énergie laser : combien ils se plient, combien ils chauffent, comment la chaleur les affecte, etc. Nous avons également développé des modèles pour prédire la température et le degré de pliage en fonction des propriétés du matériau et de l’énergie laser. Nous apprenons continuellement à la fois de la modélisation et des expériences afin d’approfondir notre compréhension du processus. »

– Wei

Selon le communiqué de presse de l’UF, l’une des évaluations a consisté à tester le formage laser dans des conditions similaires à l’espace, ce qui a nécessité une chambre thermique à vide. Celle-ci a été fournie par la NASA, rendant la collaboration avec le Marshall Space Center de la NASA cruciale pour augmenter de manière significative le niveau de maturité technologique (TRL).

Ces tests, dirigés par Fripp, ont été réalisés pour observer la réponse des matériaux à l’environnement hostile de l’espace. L’équipe a constaté qu’un certain nombre de facteurs, dont les propriétés du matériau, les paramètres du laser et les conditions atmosphériques, déterminent les résultats finaux.

« Dans l’espace, des conditions telles que les températures extrêmes, la microgravité et le vide modifient davantage le comportement des matériaux. En conséquence, adapter nos techniques de formage pour qu’elles fonctionnent de manière fiable et constante dans l’espace ajoute une couche supplémentaire de complexité. »

– Fripp

La recherche à l’UF a commencé en 2021 et a depuis réalisé de nombreux progrès. Mais pour que la technologie soit prête à être utilisée dans l’espace, elle doit être davantage développée. Elle entre actuellement dans sa dernière année, le projet devant se terminer à l’été 2026.

Bien que des questions subsistent concernant différents aspects du projet, notamment le maintien de l’intégrité du matériau pendant le processus de formage laser, l’équipe reste optimiste, chaque simulation et test laser les rapprochant d’un pas supplémentaire de la nouvelle ère de la construction.

« C’est formidable de faire partie d’une équipe qui repousse les limites de ce qui est possible en fabrication, pas seulement sur Terre, mais au-delà. »

– Wei

Blocs de construction écologiques pour habitats extraterrestres

Dans la quête de la construction hors Terre, les scientifiques explorent différentes voies, y compris l’exploitation des ressources disponibles sur d’autres planètes.

Récemment, des scientifiques de l’Université Texas A&M, en collaboration avec l’Université du Nebraska-Lincoln, ont développé des matériaux vivants qui transforment la poussière martienne en structures, permettant une construction autonome sur la planète rouge. Des innovations comme celles-ci sont essentielles pour concrétiser l’objectif de coloniser Mars.

L’équipe explore depuis plusieurs années des moyens de créer des matériaux vivants ingénierés via la biofabrication, et finalement, elle a mis au point un système de lichen synthétique capable de produire des matériaux de construction de façon autonome, sans intervention humaine.

Soutenue par le programme NASA Innovative Advanced Concepts, la recherche la plus récente a étudié comment ce système peut être utilisé pour construire des structures sur Mars en utilisant le régolithe. Selon le Dr Congrui Grace Jin de Texas A&M :

« Nous pouvons créer une communauté synthétique en imitant les lichens naturels. Nous avons développé une méthode pour fabriquer des lichens synthétiques afin de créer des biomatériaux qui collent les particules de régolithe martien en structures. Ensuite, grâce à l’impression 3D, une large gamme de structures peut être fabriquée, comme des bâtiments, des maisons et des meubles. »

Il existe d’autres stratégies pour lier le régolithe martien déjà explorées par d’autres chercheurs. Ces méthodes incluent celles basées sur le soufre, le magnésium et les composés géopolymères ; cependant, elles dépendent fortement de la main-d’œuvre humaine, ce qui les rend peu pratiques.

Les systèmes microbiens auto-croissants constituent une autre voie. Certaines innovations dans ce domaine comprennent l’utilisation du mycélium fongique comme liant naturel, des bactéries uréolytiques pour produire du carbonate de calcium afin de former des briques, et la biomineralisation bactérienne pour transformer le sable en maçonnerie solide.

Bien que prometteuses, ces pratiques ne sont pas totalement autonomes, car les microbes utilisés sont limités à une seule espèce et nécessitent un apport constant de nutriments pour survivre, ce qui rend une intervention extérieure nécessaire.

Ainsi, l’équipe s’est tournée vers plusieurs espèces pour leur technologie auto-croissante entièrement autonome.

Des champignons filamenteux hétérotrophes ont été utilisés ici car ils favorisent la production de grandes quantités de biomineraux et peuvent survivre aux conditions sévères de l’espace. Ils ont été associés à des cyanobactéries diazotrophes photoautotrophes pour créer le système de lichen synthétique. L’équipe travaille maintenant sur l’étape suivante de leur projet, à savoir la création d’encre de régolithe pour imprimer en 3D des bio-structures.

« Le potentiel de cette technologie auto-croissante pour permettre une exploration et une colonisation extraterrestres à long terme est considérable. »

– Jin

Il y a quelques mois, des scientifiques de Georgia Tech ont également annoncé le développement d’une nouvelle classe de blocs de construction modulaires, reconfigurables et durables, adaptés tant aux habitats terrestres qu’extraterrestres.

Les unités, appelées Eco-voxels (voxels écologiques), peuvent réduire l’empreinte carbone jusqu’à 40 % tout en conservant les performances structurelles nécessaires aux ailes d’avion et aux murs porteurs.

Ces équivalents 3D des pixels sont fabriqués à partir de polytriméthylène téréphtalate (PTT), un polymère partiellement biosourcé dérivé du sucre de maïs et renforcé de fibres de carbone recyclées provenant des déchets générés lors de la fabrication de composants aérospatiaux.

Ces eco-voxels sont légers, peuvent être assemblés rapidement et reposent sur des matériaux locaux, ce qui en fait des candidats idéaux pour les futurs abris lunaires ou martiens.

Habitats lunaires et martiens : L’élan mondial

L’enthousiasme pour l’exploration spatiale a clairement conduit à des avancées technologiques. En ce qui concerne l’établissement d’habitats sur la Lune et Mars, la NASA est activement impliquée, comprenant les défis et développant les systèmes nécessaires.

Son programme Artemis fait partie des principaux développements dont l’objectif est d’établir une base permanente sur la Lune. La NASA collabore également avec la société texane de technologies de construction ICON pour créer un système de construction spatiale et a investi dans son projet Olympus.

Le projet se concentre sur la construction robotique, visant à déployer des robots d’impression 3D capables de créer des structures habitables, des unités de stockage et des plateformes d’atterrissage en utilisant du matériau provenant de la Lune. Il a même mené une expérience d’un an sur son prototype d’habitat martien imprimé en 3D.

L’entreprise a également construit une véritable structure de 1 700 pieds carrés imprimée en 3D pour la NASA grâce à son système de construction Vulcan. Elle a été conçue par le cabinet d’architecture BIG et simulera l’habitat de Mars pour soutenir les missions spatiales à long terme.

La NASA explore également l’utilisation de briques de mycélium fabriquées à partir de champignons pour construire des habitations sur Mars et la Lune.

Dirigé par Lynn Rothschild, scientifique senior au Centre de recherche Ames de la NASA, le projet intitulé « Mycotecture Off Planet » a reçu un financement de 2 millions de dollars du programme NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), qui est « engagé à faire progresser les technologies pour transporter nos astronautes, loger nos explorateurs et faciliter la recherche précieuse ».

Le concept consiste à ce que les astronautes emportent des structures légères imprégnées de champignons dormants et utilisent une petite quantité d’eau pour stimuler la croissance des champignons. Les mycéliums sont des structures filamenteuses qui constituent la majeure partie des champignons, peuvent croître en formes complexes et robustes, et peuvent être contenues en toute sécurité afin d’éviter toute contamination. De plus, les mycéliums peuvent être utilisés pour la filtration de l’eau et l’extraction de minéraux à partir des eaux usées.

L’équipe a déjà démontré la faisabilité de son concept, en créant des biocomposites à base de champignons et en testant des prototypes, avec pour objectif actuel d’améliorer les propriétés matérielles de leurs habitats fongiques puis de les tester en orbite terrestre basse.

Dans l’Union européenne (UE), l’Agence spatiale européenne (ESA) a réalisé des progrès significatifs.

Par exemple, en 2020, elle a mis en place une installation prototype pour produire de l’oxygène à partir de poussière lunaire simulée. Quelques années plus tard, elle a commencé à travailler sur Prospect, un forage robotique et un laboratoire miniature qui évaluent les ressources potentielles sur la Lune afin de les extraire à l’avenir.

Pour faire avancer ses projets spatiaux, l’ESA collabore avec d’autres agences comme la NASA américaine, ainsi qu’avec de nombreuses organisations privées.

La société danoise de conception-construction SAGA a créé un habitat d’entraînement compact pour l’ESA. Ces habitats comprennent une zone de travail, un espace communal et des capsules de couchage. L’Aurelia Institute, quant à lui, développe des panneaux modulaires qui, une fois déployés dans l’espace, peuvent former des structures plus grandes, offrant des environnements plus confortables pour les astronautes.

En plus de ses prototypes d’extraction de ressources et d’habitats, l’ESA fait progresser les technologies de chronométrie critiques. Elle a construit un Ensemble d’horloges atomiques dans l’espace (ACES), lancé en orbite depuis la Floride en avril de cette année. Il se compose de deux horloges atomiques reliées, l’une contenant des atomes d’hydrogène et l’autre du césium, produisant un seul jeu de battements avec une précision supérieure, exacte à une seconde sur 300 millions d’années.

Cette horloge de haute précision permettra une meilleure navigation, une gestion des ressources et même des mesures gravitationnelles, soutenant une présence humaine durable au-delà de la Terre.

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Même le stockage de données se dirige vers la Lune

Fait intéressant, des entreprises envisagent même de déplacer les centres de données dans l’espace. Plus tôt cette année, Lonestar Data Holdings, basée en Floride, a placé son dispositif de la taille d’une boîte à chaussures à bord du atterrisseur Athena (IM-2) d’Intuitive Machines.

Le but d’IM-2 est de démontrer la prospection de ressources, la mobilité lunaire et l’analyse de substances afin d’identifier des sources d’eau pour établir une infrastructure durable à la surface lunaire ainsi que dans l’espace.

Le dispositif de Lonestar Data Holdings à bord d’IM-2 transportait quant à lui des données de Vint Cerf, reconnu comme l’un des « pères d’Internet », ainsi que du gouvernement de Floride, entre autres.

Placer le stockage de données sur la Lune devrait aider à surmonter les défis des centres de données, une industrie en pleine expansion en raison de la demande croissante d’IA, d’apprentissage automatique et de services cloud. Les centres de données sont connus pour leur forte consommation d’énergie, la pression exercée sur les réseaux électriques et la pollution sonore, tous susceptibles d’être atténués par l’immensité de l’espace.

Selon Steve Eisele, président et directeur des revenus de Lonestar, « la Lune peut être l’option la plus sûre » pour vos données. « Il est plus difficile de pirater ; il est bien plus difficile de pénétrer ; elle est au-dessus de tout problème sur Terre, des catastrophes naturelles aux coupures de courant en passant par la guerre », a-t-il ajouté.

L’entreprise vise à lancer un service commercial de stockage de données d’ici 2027 en utilisant plusieurs satellites placés au point L1, le point de Lagrange entre le Soleil et la Terre. D’autres sociétés comme Axiom Space et Starcloud prévoient également leurs propres initiatives.

« L’économie lunaire va croître, et d’ici les cinq prochaines années nous aurons besoin d’infrastructures numériques sur la Lune », ainsi que « Mars et au-delà. Cela fera partie intégrante de notre avenir », a déclaré Eisele.

Investir dans l’exploration spatiale et la colonisation

Dans le domaine spatial, Northrop Grumman Corporation (NOC ) est fortement impliquée via le programme Artemis de la NASA, les systèmes de poste avancé lunaire Gateway, la robotique autonome et la recherche sur la fabrication en espace. Elle travaille également sur la propulsion avancée, les structures déployables à grande échelle et la fabrication de précision.

Northrop Grumman Corporation (NOC )

Northrop Grumman Corporation a une capitalisation boursière de 72,57 milliards de dollars, ses actions s’échangent actuellement à 506,62 $, en hausse de 7,44 % depuis le début de l’année. Elle affiche un BPA (TTM) de 25,36 et un PER (TTM) de 19,88 tout en offrant un rendement du dividende de 1,83 %.

Financièrement, elle a déclaré 9,5 milliards de dollars de ventes et un carnet de commandes record de 92,8 milliards de dollars pour le premier trimestre 2025. Le bénéfice net s’est élevé à 481 millions de dollars, soit 3,32 $ par action diluée. Près de 800 millions de dollars ont été restitués aux actionnaires sous forme de dividendes et de rachats d’actions.

Dernières actualités et développements de l’action Northrop Grumman (NOC)

Conclusion

Alors que nous continuons à nous aventurer plus loin dans le cosmos, il devient très clair que nous aurons besoin de plus que de simples fusées pour établir une présence permanente. Cela implique des structures robustes capables de résister à des conditions environnementales sévères et de pallier la rareté des ressources.

Du façonnage laser du métal en orbite aux matériaux bio‑ingénierés, en passant par les robots autonomes et l’impression 3D, ces avancées ouvrent la voie à un avenir durable hors de la Terre. Au fur et à mesure que la recherche progresse, nous nous rapprochons de la création d’une base permanente au‑delà de notre planète et de la construction d’une véritable civilisation interplanétaire.

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Note de l’éditeur (juillet 2025) : Cet article a été mis à jour pour inclure une attribution supplémentaire des sources et pour supprimer une phrase qui a mal caractérisé les progrès de l’équipe de recherche sur le développement de la boucle de rétroaction.

Références :

^{1. Carter, P. (2025, June 25). De la salle de classe au cosmos : les étudiants visent à construire de grandes choses dans l’espace. University of Florida News. Retrieved from https://news.ufl.edu/2025/06/manufacturing-in-space-with-lasers/}