De la Lune à la Terre pour un béton écologique

Le camion de l’espace de SpaceX/NASA CRS-25 doit amener des expériences scientifiques sur orbite à 450 km d’altitude en vue d’obtenir une cartographie de poussières minérales et fournir une alternative de béton écologique pour la fabrication de structures sur Terre, comme sur la Lune avec le projet Artemis.

Quelques unes de mes images d'Artemis sur son pas de tir PAD 39B prises du Canaveral National Seashore.

• Mes photos de mon trip de juin 2022 / NASA-SpaceX-Artemis sur Flickr:cliquez ici

[Cape Canaveral, June 11, 2022] – Une capsule Dragon devait décoller de Cap Canaveral (SLC-40) vers la Station internationale (ISS) ce vendredi 10 juin 2022, mais cette mission CRS-25 (ou SpX-25) est reportée dès le 28 juin. Je dis « dès » car la date dépend de la réparation du cargo qui transporte le matériel, autrement dit la capsule Dragon de SpaceX chapeautée par la NASA. Je ne peux évidemment pas rester aussi longtemps pour assister au décollage, bien que je sois dûment accrédité. Toutefois, c’est grâce à cette accréditation que j’ai pu assister au rollout (à la sortie) d’Artemis et à son lever de soleil sur son pas de tir.

Pourquoi ce retard ? Le problème concerne le carburant, de l’hydrazine, utilisé pour les petits propulseurs Draco de la capsule. Un sujet qui préoccupe les ingénieurs puisque, le 26 décembre 2019, le même problème est survenu lors d’un essai au sol avec la version habitée. Face aux niveaux anormalement élevés de vapeur d’hydrazine, la NASA et SpaceX ont décidé de décharger le carburant et l’oxydant de la zone affectée pour pouvoir passer à des inspections et des tests approfondis. Donc, nous attendons…

Cicatrisation des plaies…

Cette 25e mission de services de réapprovisionnement en fret transporte des recherches scientifiques et des démonstrations technologiques. Elles comprennent des études sur le système immunitaire, la cicatrisation des plaies, des biomarqueurs sans cellules, ainsi que la cartographie de la composition de la poussière terrestre et l'essai d'une alternative au béton.

Cartographier la poussière de la Terre

Le projet EMIT (Earth Surface Mineral Dust Source Investigation), développé par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie, utilise la technologie de spectroscopie d'imagerie de la NASA pour mesurer la composition minérale de la poussière dans les régions arides de la Terre. La poussière minérale soufflée dans l'air peut parcourir d'importantes distances et avoir un impact sur le climat de la Terre, la météo, la végétation, etc. Par exemple, la poussière contenant des minéraux sombres qui absorbent la lumière du soleil peut réchauffer une région, tandis que la poussière minérale de couleur claire peut la refroidir. La poussière soufflée affecte également la qualité de l'air, les conditions de surface telles que le taux de fonte des neiges, et la santé du phytoplancton dans l'océan. L'enquête recueille des images pendant un an afin de générer des cartes de la composition minérale des régions de la Terre qui produisent de la poussière. Ces cartes pourraient nous aider à mieux comprendre les effets de la poussière minérale sur les populations humaines actuelles et futures.

Mélange d’eau et de protéine appelée albumine de sérum bovin

La recherche sur les biopolymères pour les capacités in situ examine comment la microgravité affecte le processus de création d'un béton alternatif fabriqué à partir d'un matériau organique et de matériaux sur place telle que la poussière lunaire ou martienne, appelé composite biopolymère-sol (BPC). L'utilisation des ressources disponibles sur le lieu de la construction permet d'augmenter la masse du matériau de construction et, par conséquent, la quantité de blindage. « Les astronautes sur la Lune et sur Mars auront besoin d'habitats offrant une protection contre les rayonnements, mais le transport de grandes quantités de matériaux de construction conventionnels depuis la Terre est impossible d'un point de vue logistique et financier », a déclaré Laywood Fayne, membre de l'équipe. « Notre équipe d'étudiants, dirigée par Michael Lepech du Blume Earthquake Engineering Center de l'université de Stanford, étudie un moyen de convertir le régolithe de ces environnements en un matériau ressemblant à

du béton en y mélangeant de l'eau et une protéine appelée albumine de sérum bovin. »

Moins de carbone pour le béton

Ce matériau durcit à mesure que l'eau s'évapore, un processus affecté par la gravité, explique James Wall, codirecteur de l'équipe. « Notre projet consiste à fabriquer six briques en microgravité pour les comparer aux briques fabriquées sur Terre à 1G et à moins de 1G », explique Wall. « Nous étudierons le nombre et les orientations des ponts protéiques, la résistance à la compression et la porosité. Nos conclusions pourraient aider à déterminer comment ces briques pourraient se former sur la Lune et sur Mars. »

Les BPC pourraient également offrir une alternative de béton écologique pour la fabrication de structures sur Terre. En 2018, la production de béton représentait 8% des émissions mondiales de carbone. Le matériau BPC n'a aucune émission de carbone et peut être fabriqué à partir de ressources locales et facilement disponibles, ce qui simplifie également les chaînes d'approvisionnement. Cette expérience s'inscrit dans le cadre du programme SPOCS (Student Payload Opportunity With Citizen Science) de la NASA, qui offre aux étudiants inscrits dans des établissements d'enseignement supérieur la possibilité de concevoir et de construire une expérience à destination et en provenance de la Station spatiale internationale.

Moon to Earth for green concrete

The SpaceX/NASA CRS-25 space truck is set to take scientific experiments into orbit at an altitude of 450 km, to obtain maps of the effects of mineral dust on people and to provide an environmentally friendly concrete alternative for making structures on Earth, such as on the Moon with the Artemis project.

Flight hardware for the Biopolymer Research for In-Situ Capabilities, an investigation of how microgravity affects the process of creating a concrete alternative made with an organic material and on-site materials such as lunar or Martian dust. Each module makes two bricks, for a total of six bricks made in space. Matériel de vol pour la recherche sur les biopolymères pour les capacités in situ, une étude sur la façon dont la microgravité affecte le processus de création d'une alternative en béton faite avec un matériau organique et des matériaux sur place tels que la poussière lunaire ou martienne. Chaque module fabrique deux briques, soit un total de six briques fabriquées dans l'espace.© : James Wall

A Dragon capsule was supposed to lift off from Cape Canaveral (SLC-40) to the International Space Station (ISS) this Friday, June 10, but this CRS-25 (or SpX-25) mission has been postponed until June 28. I say "as early as" because the date depends on the repair of the cargo ship carrying the hardware, otherwise the SpaceX Dragon capsule chartered by NASA. I obviously cannot stay that long to witness the liftoff, although I am duly accredited. However, it is thanks to this accreditation that I was able to attend the rollout of Artemis and its sunrise on its launch pad.

Why this delay? The problem concerns the fuel, hydrazine, used for the small Draco thrusters of the capsule. A subject that worries the engineers since, on December 26, 2019, the same problem occurred during a ground test with the manned version. Faced with abnormally high levels of hydrazine vapor, NASA and SpaceX decided to unload the fuel and oxidizer from the affected area so that they could move on to thorough inspections and testing. So, we're waiting...

Wound healing...

This 25th cargo resupply service mission carries scientific research and technology demonstrations. They include studies of the immune system, wound healing, cell-free biomarkers, as well as mapping the composition of earth dust and testing an alternative to concrete.

Mapping Earth’s Dust

The Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT), developed by NASA’s Jet Propulsion Laboratory in California, employs NASA imaging spectroscopy technology to measure the mineral composition of dust in Earth's arid regions. Mineral dust blown into the air can travel significant distances and have impact Earth’s climate, weather, vegetation, and more. For example, dust containing dark minerals that absorb sunlight can warm an area, while light-colored mineral dust can cool it. Blowing dust also affects air quality, surface conditions such as the rate of snow melt, and phytoplankton health in the ocean. The investigation collects images for one year to generate maps of the mineral composition in the regions on Earth that produce dust. Such mapping could advance our understanding of the effects of mineral dust on human populations now and in the future.

A Mixture of Water and a Protein Called Bovine Serum Albumin

Biopolymer Research for In-Situ Capabilities looks at how microgravity affects the process of creating a concrete alternative made with an organic material and on-site materials such as lunar or Martian dust, known as a biopolymer soil composite (BPC). Using resources available where construction takes place makes it possible to increase the mass of the construction material and, therefore, the amount of shielding."

Astronauts on the Moon and Mars will need habitats that provide radiation shielding but transporting large amounts of conventional construction materials from Earth is logistically and financially infeasible,” said team member Laywood Fayne. “Our student team, led by Michael Lepech from the Blume Earthquake Engineering Center at Stanford University, is studying a way to convert regolith in these environments into a concrete-like material by mixing in water and a protein known as bovine serum albumin.”

Less Carbon for Concrete

This material hardens as the water evaporates, a process affected by gravity, explains team co-lead James Wall. “Our project consists of making six bricks in microgravity to compare to bricks made on Earth at 1 g and less than 1 g,” Wall says. “We will investigate the number and orientations of protein bridges, compressive strength, and porosity. Our conclusions could help determine how these bricks might form on the Moon and Mars.”

BPCs also could offer an environmentally friendly concrete alternative for making structures on Earth. In 2018, concrete production represented 8% of global carbon emissions. BPC material has zero carbon emissions and can be made from local, readily available resources, which also simplifies supply chains. This experiment is a part of NASA’s Student Payload Opportunity with Citizen Science (SPOCS) program, which provides students enrolled in institutions of higher learning the opportunity to design and build an experiment to fly to and return from the International Space Station.