Même un milliard de tonnes d’eau lunaire ne permettrait pas à une ville d’un million d’habitants de durer plus d’un siècle avec le niveau de recyclage de la Station spatiale internationale. C’est le résultat d’une étude évaluée par les pairs publiée le 14 septembre dans Frontiers in Space Technologies, qui confronte les projets de colonies lunaires aux ressources réellement mesurées près des pôles.
Les astrophysiciens Martin Elvis et Jonathan C. McDowell ont construit un modèle volontairement généreux. Ils retiennent un stock initial d’un milliard de tonnes, alors qu’une méta-analyse de 65 régions plongées dans l’ombre permanente estime à environ 34 millions de tonnes l’eau contenue dans les huit cratères les plus prometteurs. Toute la glace supposée ne serait d’ailleurs pas nécessairement accessible ou extractible.
L’eau, bien plus contraignante que l’électricité
Les auteurs comparent deux tailles de population : 100 000 personnes et un million. Pour l’électricité, ils partent de la consommation résidentielle américaine, y ajoutent l’industrie et une estimation minimale pour l’agriculture. Une ville d’un million d’habitants demanderait ainsi environ 2,1 gigawatts, sans compter le chauffage et l’éclairage des cultures.
Cette puissance paraît élevée, mais elle ne constitue pas la limite principale du modèle. Des panneaux solaires verticaux installés sur les reliefs très éclairés du pôle Sud pourraient fournir autour de 3 gigawatts en moyenne pendant 90 % du temps, selon les travaux cités. Des réacteurs nucléaires pourraient compléter la production ailleurs, au prix de radiateurs massifs pour évacuer la chaleur.
L’eau est plus délicate. Sur Terre, elle sert à boire et à se laver, mais l’agriculture en consomme beaucoup plus. Sur la Lune, il faut aussi fabriquer l’oxygène respirable et éventuellement du carburant pour les fusées. L’étude retient une utilisation totale de 500 tonnes par personne et par an, en supposant déjà des méthodes agricoles nettement plus économes que les pratiques terrestres courantes.
Sans aucun recyclage, un million d’habitants videraient le stock théorique d’un milliard de tonnes en environ deux ans. Avec un rendement de 94 %, comparable à l’ancien système de la Station spatiale internationale, la durée monte à 33 ans. Le recyclage à 98 % atteint par l’ISS depuis 2023 repousse l’épuisement à 100 ans.
Deux pour cent de pertes finissent par peser lourd
Un rendement de 98 % peut sembler presque parfait. Dans une colonie fermée, les 2 % perdus à chaque cycle s’additionnent pourtant pendant des décennies. Pour une ville de 100 000 habitants, le même stock durerait environ 1 000 ans. À 99,9 % de recyclage, les durées théoriques passeraient respectivement à 2 000 et 20 000 ans pour un million et 100 000 personnes.
Le scénario le plus favorable repose cependant sur un stock près de trente fois supérieur à l’estimation de 34 millions de tonnes issue des cratères les mieux étudiés. Si cette quantité plus faible se confirmait, les durées seraient réduites dans la même proportion. Les instruments orbitaux ne sondent que certaines profondeurs et donnent des résultats dépendants de leur résolution, de la température du sol et de la manière dont la glace est mélangée au régolithe.
La quantité récupérable reste encore plus incertaine. Une poche détectée par radar ou par absorption de neutrons ne garantit pas qu’une mine puisse en extraire toute l’eau. Les auteurs rappellent que les gisements terrestres de pétrole ne livrent souvent qu’une fraction de leur contenu. Les missions de reconnaissance devront donc mesurer directement la concentration, la profondeur et la forme physique de la glace.
Nous vous avions parlé de l’IA de la NASA et d’IBM destinée à mieux cartographier la Lune, ainsi que les missions préparant une base lunaire habitée. Ces projets peuvent affiner le bilan des ressources, mais ils ne suppriment pas la nécessité d’un système presque fermé.
Un modèle utile, pas une prédiction démographique
L’étude publiée dans Frontiers ne prédit pas la date d’une crise de l’eau sur la Lune. Elle teste des ordres de grandeur avec une consommation constante, une efficacité de recyclage fixe et une population stable. Elle laisse de côté des solutions possibles comme l’importation d’eau depuis des astéroïdes, la découverte de réserves profondes ou des méthodes agricoles encore plus sobres.
Elle montre surtout que le stock lunaire ne peut pas être traité comme une ressource pratiquement infinie. Une grande colonie devrait surveiller chaque perte, séparer les usages vitaux de la production de carburant et améliorer le recyclage d’environ un ordre de grandeur par rapport à l’ISS pour viser une installation durable sur plusieurs millénaires.
