Simulant de régolithe martien

Un simulant de régolithe martien, ou simulant de sol martien, est un matériau terrestre utilisé pour simuler les propriétés chimiques et mécaniques du sol martien dans le cadre de travaux de recherche, d'expériences scientifiques, ou pour tester l'intérêt d'options technologiques pour de futures missions d'exploration par rapport à l'environnement martien, comme les matériels de transport (astromobiles), les systèmes de support de vie (ECLSS), ou encore les technologies d'utilisation des ressources in situ (ISRU).

Pot de simulant JSC MARS-1A.
Petit tas de JSC MARS-1A[1]

Variétés

JSC Mars-1

Les instruments embarqués par les sondes Viking et par Mars Pathfinder ont permis de déterminer les propriétés du régolithe martien sur leur site d'atterrissage. Ces résultats ont conduit en 1997 au développement du simulant JSC Mars-1 au Johnson Space Center de la NASA[2]. Il contient du téphra palagonitique dont les particules ont une taille inférieure à 1 millimètre. Ce matériau, qui consiste en de la cendre volcanique vitreuse altérée à basse température, provient du cône volcanique de Pu'u Nene, situé entre le Mauna Loa et le Mauna Kea à Hawaï, dont le téphra présente une forte analogie avec les régions brillantes de Mars[3].

JSC Mars-1A
Fine poussière du JSC MARS-1A dans un bocal[4]
Géopolymères de simulants de régolithes lunaire JSC-1A et martien JSC Mars-1A[5].

La poursuite du programme d'exploration de Mars et de la Lune au XXIe siècle a conduit en 2005 le Marshall Space Flight Center de la NASA de mandater la société Orbital Technologies Corporation (ORBITEC) de lui fournir des matériaux simulateurs de sol martien JSC Mars-1A[6] et de régolithe lunaire JSC 1A[7],[8],[9]. Ces matériaux sont également disponibles sur le marché[10].

Comme le JSC Mars-1, le JSC Mars-1A est constitué de téphra palagonitique prélevé du cône volcanique du Pu’u Nene à Hawaï, mais contient des particules de deux types : moins de 1 millimètre et moins de 5 millimètres ; aucune de ces particules ne mesure moins de 13 μm. Le matériau n'a subi aucun fraisage ni broyage supplémentaire[11].

  • JSC Mars-1 et pièce de 1 cent.
  • JSC Mars-1A grossi 100 fois.
  • JSC Mars-1A grossi 400 fois.

MMS

Le MMS, ou Mojave Martian Simulant, a été développé en 2007 pour résoudre certains problèmes du JSC Mars-1[12]. Ce dernier simule bien certaines propriétés du régolithe martien, mais en restitue d'autres de manière imparfaite, notamment ses propriétés hygroscopiques — ce matériau a subi une météorisation qui l'a rendu semblable à de l'argile. Les propriétés hygroscopiques du MMS sont bien plus fidèles à celle sur régolithe martien que celles du JSC Mars-1A, car ce matériau a subi une faible météorisation et a été broyé pour le rendre inerte du point de vue hygroscopique. Ce matériau peut être prélevé sous forme de pierres entières dans une formation volcanique à proximité de la ville de Boron (en), dans le Désert des Mojaves occidental. Les roches basaltiques sombres peuvent être broyées ou triées sans y laisser de marques de météorisation, puis triées en MMS grossier et MMS fin en fonction de la taille des particules. Le MMS poussière est formé de particules basaltiques plus fines dont la taille correspond à la distribution de la poussière martienne. Le MMS cendre est issu d'une cendre volcanique rouge mélangée au matériau basaltique.

Risques sanitaires

L'exposition à un simulant de régolithe martien peut présenter certains risques pour la santé en raison de la présence de fines particules minérales. Le JSC Mars-1A présente un léger risque à l'inhalation et au contact avec les yeux, qui peuvent provoquer des irritations des voies respiratoires et des yeux. Il est considéré comme présentant une cytotoxicité dépendante de la dose reçue, de sorte qu'il est recommandé de limiter l'exposition aux particules fines dans le cadre des applications d'ingénierie à grande échelle[13].

Références
  1. « Lunar & Mars Soil Simulant », Orbitec (consulté le )
  2. (en) J. G. Mantovani et C. I. Calle, « Dielectric Properties of Martian Soil Simulant » [PDF], sur Electrostatics and Surface Physics Laboratory, NASA Kennedy Space Center (consulté le ).
  3. (en) Carlton C. Allen, Richard V. Morris, David J. Lindstrom, Marilyn M. Lindstrom et John P. Lockwood, « JSC Mars-1 - Martian regolith simulant » [PDF], Lunar and Planetary Exploration XXVIII, (Bibcode 1997LPI....28...27A, consulté le ).
  4. Holly Parker, « SEEING RED: Mars exhibit coming to Brazosport Planetarium (091012 mars 3) », The Facts, Clute, TX (consulté le )
  5. (en) Alessio Alexiadis, Federico Alberini et Marit E. Meyer, « Geopolymers from lunar and Martian soil simulants », Advances in Space Research,‎ (DOI 10.1016/j.asr.2016.10.003, lire en ligne)
  6. (en) Karsten Seiferlin, Pascale Ehrenfreund, James Garry, Kurt Gunderson, E. Hütter, Günter Kargl, Alessandro Maturilli et Jonathan Peter Merrison, « Simulating Martian regolith in the laboratory », Planetary and Space Science, vol. 56, no 15,‎ , p. 2009–2025 (DOI 10.1016/j.pss.2008.09.017, Bibcode 2008P%26SS...56.2009S, lire en ligne)
  7. (en) Khalid A. Alshibli et Alsidqi Hasan, « Strength Properties of JSC 1A Lunar Regolith Simulant », Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, vol. 135, no 5,‎ , p. 673-679 (DOI 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0000068, lire en ligne)
  8. (en) Haydar Arslan, Susan Batiste et Stein Sture, « Engineering Properties of Lunar Soil Simulant JSC 1A », Journal of Aerospace Engineering, vol. 23, no 1,‎ , p. 70-83 (DOI 10.1061/(ASCE)0893-1321(2010)23:1(70), lire en ligne)
  9. (en) Xiangwu Zeng, Chunmei He, Heather Oravec, Allen Wilkinson, Juan Agui et Vivake Asnani, « Geotechnical Properties of JSC 1A Lunar Soil Simulant », Journal of Aerospace Engineering, vol. 23, no 2,‎ , p. 111-116 (DOI 10.1061/(ASCE)AS.1943-5525.0000014, lire en ligne)
  10. (en) « Get Hands-on with Another Planet: Martian Soil Simulant Now Available », sur PRweb, (consulté le )
  11. (en) « JSC Mars-1A Martian Regolith Simulant Material Safety Data Sheet » [PDF], (consulté le )
  12. (en) L. W. Beegle, G. H. Peters, G. S. Mungas, G. H. Bearman, J.A. Smith et R. C. Anderson, « Mojave Martian Simulant: A New Martian Soil Simulant » [PDF], Lunar and Planetary Science XXXVIII, (Bibcode 2007LPI....38.2005B, consulté le ).
  13. (en) Judith N. Latch, Raymond F. Hamilton Jr., Andrij Holian, John T. James et Chiu-wing Lam, « Toxicity of Lunar and Martian Dust Simulants to Alveolar Macrophages Isolated from Human Volunteers », Inhalation Toxicology, vol. 20, no 2,‎ , p. 157-165 (PMID 18236230, DOI 10.1080/08958370701821219, lire en ligne)
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