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L'hélium-3 est un isotope léger de l'hélium présent en infimes quantités sur Terre mais plus abondant sur la Lune. Il s'accumule dans le régolithe lunaire, cette couche de poussière et de débris qui recouvre la surface, après avoir été transporté par le vent solaire pendant des milliards d'années. Les impacts de météorites ont mélangé ce régolithe sur plusieurs mètres de profondeur, dispersant l'hélium-3 de manière hétérogène. Sa détection précise représente un enjeu technique majeur, car les méthodes traditionnelles de prospection peinent à localiser efficacement ces gisements.
Un rendu de l'Interlune Harvester, qui intégrera du matériel d'excavation développé en partenariat avec Vermeer.
Crédit: Interlune
La société Interlune, fondée en 2020 avec l'expertise d'anciens techniciens de Blue Origin, se positionne comme pionnière dans cette course aux ressources lunaires. Dirigée par Rob Meyerson et conseillée par l'astronaute géologue Harrison Schmitt, elle développe des excavateurs capables de traiter 100 tonnes de régolithe par heure. Leur objectif immédiat est de fournir de l'hélium-3 pour les ordinateurs quantiques, où il sert de réfrigérant essentiel pour maintenir les puces à des températures proches du zéro absolu. Bluefors, fabricant de systèmes cryogéniques, s'est déjà engagé à acheter jusqu'à 10 000 litres annuels.
Une approche alternative est développée par Magna Petra, qui privilégie la capture gazeuse plutôt que l'excavation traditionnelle. Leur technologie brevetée consiste à perturber mécaniquement la surface lunaire pour libérer l'hélium-3 sous forme de panaches gazeux, permettant une collecte plus économe en énergie. Jeffrey Max, dirigeant de l'entreprise, explique que cette méthode nécessite moins d'infrastructures et pourrait être testée lors de missions de reconnaissance dès 2027-2028. Un partenariat avec la société japonaise ispace vise à concrétiser ces ambitions.
Les missions futures se préparent activement. Interlune prévoit d'envoyer une caméra multispectrale sur le rover FLIP d'Astrolab dès décembre, tandis que Magna Petra collabore avec Intuitive Machines pour des atterrisseurs lunaires. David Lawrence, physicien au laboratoire APL, souligne cependant les difficultés de cartographie, suggérant que la détection du titane dans l'ilmenite pourrait servir d'indicateur indirect des concentrations d'hélium-3. Ces avancées technologiques pourraient poser les bases d'une économie spatiale durable.
L'hélium-3 et ses applications
L'hélium-3 est un isotope rare de l'hélium comportant deux protons et un neutron, contrairement à l'hélium-4 commun qui possède deux neutron. Sa rareté sur Terre s'explique par sa faible présence dans l'atmosphère et son absence dans les gisements de gaz naturel.
Dans le domaine médical, l'hélium-3 est utilisé en imagerie par résonance magnétique des poumons, permettant de visualiser la ventilation pulmonaire avec une précision inégalée. Les chercheurs explorent également son potentiel pour le diagnostic précoce de maladies respiratoires.
Pour la fusion nucléaire, l'hélium-3 pourrait servir de combustible dans des réacteurs à fusion avancés, produisant moins de déchets radioactifs que les réactions utilisant le tritium. Cependant, cette application nécessite des avancées technologiques majeures dans la maîtrise des réactions de fusion.
Son rôle en cryogénie est particulièrement important pour les technologies quantiques, où il permet d'atteindre des températures inférieures à 2 kelvins, condition essentielle au fonctionnement des supraconducteurs et des processeurs quantiques.
Le régolithe lunaire
Le régolithe lunaire est une couche de matériaux non consolidés recouvrant la surface de la Lune, épaisse de plusieurs mètres et composée de poussière, de fragments rocheux et de verres microscopiques formés par les impacts météoritiques.
Sa formation résulte de milliards d'années de bombardement par des micrométéorites et des rayonnements cosmiques qui ont pulvérisé la roche lunaire originelle. Ce processus a créé une couche de poussières extrêmement fines et abrasives.
La composition du régolithe varie selon les régions lunaires, avec des concentrations plus élevées en titane dans les mers lunaires. L'ilmenite, minéral riche en titane, présente une affinité particulière pour piéger les particules d'hélium-3 provenant du vent solaire.
Outre les ressources potentielles, le régolithe pose des problèmes techniques pour l'exploration: sa nature poudreuse peut obstruer les équipements et son caractère électrostatique le fait adhérer aux combinaisons spatiales et aux surfaces des véhicules.