Et si explorer la Lune nous inspirait de nouveaux matériaux ? Certains végétaux sont capables de réagir aux variations de leur environnement et de générer un mouvement de façon passive grâce aux matériaux qui les composent. Ces propriétés naturelles sont-elles adaptables dans un milieu comme celui de la Lune et dans quel but ? 

– Sur notre planète, ça va être des variations au quotidien, donc des variations d'humidité par exemple entre la nuit, le matin, le midi, le soir. Maintenant, si on s'arrête sur des milieux un petit peu plus spécifiques comme le milieu marin, notamment sur les zones d’estran, c'est la zone finalement qui délimite la marée basse de la marée haute, on va avoir des variations qui sont extrêmement importantes en termes d'eau, de contenu ou de teneur en eau, en termes de salinité, en termes de pression. Sur cet estran-là, la survie de la faune et de la flore est extrêmement intéressante à comprendre. Comment s'adapter à des telles variations ? Ce qu'elles vont faire, ça va être récupérer ou transformer les variations environnementales en énergie. Par leur structure interne, par leur composition, elles vont être capables finalement de générer des mouvements qui vont modifier leur positionnement, optimiser la possibilité de survie. On peut parler du tournesol qui, par croissance différentielle au niveau de la tige, va permettre de réorienter le bourgeon potentiellement face au soleil pour maximiser les apports liés à la photosynthèse. Un autre exemple qui est assez simple, c'est les mécanismes de dissémination des graines qui sont aussi pour la reproduction. Une pomme de pin ou différentes graines, graines d'ajoncs, de genêts, vont, en fonction des variations de température et d'humidité, accumuler cette énergie-là pour libérer les graines lors de conditions qui sont plutôt sèches. Si je prends l'exemple de la pomme de pin, si on prend une écaille, vous regardez l'organisation des tissus à une échelle très très large, on va voir que globalement, on a deux types de tissus : des tissus qui gonflent beaucoup et des tissus qui ne gonflent pas beaucoup. Et quand on va avoir une stimulation hydrique donc quand on va le mettre dans l'eau, par exemple, on va avoir un mouvement qui va être généré. Et c'est ça qui est spécifique finalement dans le vivant, c'est que la matière est clairement en interaction avec son environnement. Ce qui n'est pas ou très peu considéré dans les matériaux et les structures de l'ingénieur. Les prochaines missions sur la Lune doivent répondre à des contraintes environnementales spécifiques et utiliser des ressources locales de façon limitée. L'ESA, l'agence spatiale européenne et notre chercheur collaborent pour réaliser de nouveaux matériaux là où il n'y a que de la roche lunaire sous forme de poussière : le régolithe. 

– Le milieu spatial est un milieu qui est parmi les plus extrêmes. A savoir des variations de température, si on prend l'exemple de la Lune, il faut s'attendre à peu près à avoir des variations de -180°C entre la nuit et +120°C, +150°C pour la journée lunaire. C'est quand même des variations qui sont extrêmement importantes, qui posent énormément de soucis à l'ingénierie spatiale. À aucun moment on n'imagine tirer bénéfice ou interagir positivement avec l'environnement spatial. On est arrivé à proposer finalement des concepts de matériaux qui puissent tirer bénéfice d'une variation de température pour générer du mouvement autonome. Pour pouvoir illustrer ces recherches, on en est venu à proposer des concepts de trackers solaires pour imaginer optimiser les rendements de panneaux solaires qui seraient installés sur les stations lunaires. Notre source d'inspiration, c'est la fibre végétale. Elle est capable de s'expanser et elle est capable d'interagir avec son environnement. Donc là, ce que j'ai dans mes mains, c'est finalement la base de réflexion qu'on a eue pour pouvoir mettre en place nos concepts. Là, on est sur quelque chose qui mime une fibre végétale avec un composant qui est rigide et un composant qui est très souple et très sensible à l'environnement. Donc on va avoir une première partie qui est blanche, d’accord, cette partie, c'est un polymère qui est sensible à la température. C'est-à-dire que quand on va avoir une variation forte de températures, comme sur la Lune, on va avoir une expansion de ce matériau. La fonction de cette partie blanche-là va mimer certains polysaccharides de type pectine, hémicellulose, qui sont inclus au niveau des fibres végétales. La deuxième étape, c'est qu'on va venir enrouler dessus des fibres composites qui miment des fibres de basalte. On prend du basalte puisque la composition chimique du basalte est assez proche de la régolithe. On sait que, technologiquement, on peut transformer de la régolithe lunaire, on peut la filer et on peut en faire des fibres. On a des collaborateurs qui travaillent là-dessus. On a développé des imprimantes, des imprimantes spécifiques qui n'existent pas sur le marché, des imprimantes rotatives qui vont permettre d'enrouler au niveau du tube ici polymère, ce composite-là. Quand on va venir stimuler l'ensemble en température, le polymère va vouloir s'expanser dans toutes les directions. Sauf que la fibre, ici, qui elle est plutôt très rigide, va orienter l'expansion globale. Et quand on vient composer ces différents mouvements-là, on va générer de la rotation. Donc l'intérêt d'utiliser ces fibres composites, c'est qu'on va avoir, à la fois, la possibilité de générer du mouvement et, paradoxalement, on va générer des efforts. Ce qui fait que ce concept peut tourner et supporter une charge, la charge du panneau solaire par exemple. Cette recherche spatiale associe le biomimétisme, l'éco-conception et l'impression 4D. C'est une avancée pour imaginer aussi demain sur Terre des matériaux beaucoup plus frugaux, utilisant des ressources locales et moins d'énergie.