Exploitation minière dans l'espace : sommes-nous sur le point d'assister à une ruée vers les astéroïdes?

L'équipe du Plan canadien pour les minéraux et les métaux (PCMM) a discuté avec monsieur Michele Faragalli, Ph. D., gestionnaire d'exploration spatiale et des technologies avancées au sein de Mission Control Space Services inc., à Ottawa, de la réalité complexe de l'exploitation minière dans l'espace.

D'ici la fin des années 2020, nous pourrions assister à une ruée vers l'or dans l'espace orbital. Des parcs de vaisseaux spatiaux, certains qui peuvent avoir des humains à bord et d'autres qui sont exploités à distance ou au moyen de l'intelligence artificielle (IA), pourraient quitter la Terre en quête de métaux, de minéraux et autres. Si nous comparons l'exploration spatiale d'aujourd'hui à la ruée vers l'or au Yukon à la fin des années 1880, les travailleurs les plus affairés présentement ne sont pas les mineurs spatiaux, mais bien les ingénieurs, qui fournissent le carburant, les cartes et les outils aux premiers prospecteurs robotisés.

« En premier lieu, on ne cherchera pas du titane, du nickel ou d'autres métaux dans un astéroïde; on commencera plutôt par exploiter l'eau et la glace, isoler l'hydrogène et l'oxygène afin de fabriquer un carburant et créer des dépôts de carburant sur des satellites terrestres pour les vaisseaux spatiaux qui serviront à l'exploration », a indiqué M. Faragalli.

Un rover spatial en parcours d’essai sur Terre

Crédit: Mission Control Space Services (en anglais seulement)

M. Faragalli et ses collègues développent le logiciel nécessaire pour exploiter et automatiser la prochaine génération de rovers, de modules atterrisseurs et de satellites gouvernementaux et commerciaux. Selon lui, actuellement, il faut surtout établir l'infrastructure requise pour assurer l'exploration et l'exploitation minière sur la Lune, Mars ou des astéroïdes.

« Pour y parvenir, nous devons utiliser, finalement, les ressources en place ou in situ », a indiqué M. Faragalli. « Par utilisation des ressources in situ, on entend l'exploitation minière ou la prospection pour trouver certaines ressources, comme de l'oxygène et de l'hydrogène, qui serviront comme agent de propulsion dans les vaisseaux spatiaux afin de ne pas avoir à transporter tout le carburant requis à partir de la Terre. Cela nous permettra d'assurer une exploration plus éloignée et plus longue dans l'espace, d'une façon plus durable. »

Selon Planetary Resources (lien vers une page en anglais), une des premières entreprises d'exploration dans l'espace lointain qui est située à Seattle, il existe 16 000 astéroïdes proches de la Terre qui sont riches en ressources et deux billions de tonnes d'eau accessible pour le maintien de la vie et le carburant dans l'espace. Parmi les principales questions auxquelles il faut répondre avant de faire de l'exploitation minière dans l'espace une réalité, il faut déterminer quel astéroïde se prête à l'exploitation de la première mine dans l'espace.

L'exploitation minière sur la Lune, sur Mars ou sur un astéroïde est semblable, à plusieurs égards, à l'exploitation d'une mine dans un milieu inhospitalier et éloigné ici sur Terre. L'accès, l'exploration, la cartographie et la définition de la taille et de la valeur de la ressource sont tous des aspects complexes. Si un gisement rentable est découvert, la planification et la mise en production peuvent prendre des années et exiger des millions de dollars en dépenses en immobilisations initiales. Cependant, ces défis stimulent l'innovation et favorisent la recherche et le développement (R et D) ici sur Terre.

« Dans mon cas, lorsque j'étais enfant, je savais hors de tout doute ce que je voulais faire », a mentionné M. Faragalli. « Je voulais être astronaute. Ce métier combine curiosité, imagination, science et exploration. » S'inspirant du film Apollo 13 et de son expérience à un camp sur l'espace, M. Faragalli a conclu que la conception de fusées et de robots ou le fait d'être un scientiste réalisant des expériences scientifiques à la Station spatiale internationale était aussi intéressant qu'être astronaute. D'un projet de science sur le premier rover sur Mars, Sojourner, à l'école secondaire à un doctorat en génie mécanique spécialisé en robotique, il a passé 20 ans à « jouer » avec des rovers.

Un rover spatial en parcours d’essai sur Terre

Crédit: Mission Control Space Services (en anglais seulement)

« Les rovers servent à explorer la surface des planètes et des lunes », a expliqué M. Faragalli. « Cependant, il peut se produire des pépins. Par exemple, ils peuvent se retrouver dans une tempête de poussière (lien vers une page en anglais) ou dans des cratères lunaires en permanence dans l'ombre où il fait très froid et noir. Nous créons des outils logiciels qui utilisent l'IA afin que le rover apprenne pendant qu'il conduit et reconnaisse les types de terrains dangereux et les endroits où il pourrait s'embourber. »

Les algorithmes d'IA utilisés pour aider un rover à parcourir la surface de Mars sont semblables à ceux qui sont employés par un robot de cartographie minière à plusieurs kilomètres sous la surface de la Terre. Les deux doivent être en mesure de se localiser et de parcourir le terrain sans avoir accès à un système GPS. Parmi les solutions possibles, il y a l'utilisation de l'odométrie visuelle, c'est-à-dire une méthode par laquelle un robot prend une séquence de photos ou de balayages laser et les analyse pour déterminer sa position et s'en souvenir. Parmi les autres problèmes importants, il y a la détection des risques et le fait d'éviter de s'embourber.

En mars 2018, l'équipe de Mission Control a mis à l'essai le système autonome d'évaluation du sol (SAES) qu'elle avait créé afin de déceler les risques inconnus. Cette initiative a été réalisée avec l'appui de l'Agence spatiale canadienne (ASC) au monument national de White Sands, au Nouveau-Mexique. Certains risques, comme un sol meuble, peuvent immobiliser un rover et compromettre toute une mission. Fonctionnant en temps réel, le SAES augmenterait l'autonomie de navigation des rovers sur des terrains accidentés, en plus d'accroître leur vitesse, leur permettant ainsi d'explorer en toute sécurité la surface d'une planète. (image)

Un rover spatial en parcours d’essai sur Terre

Crédit: Mission Control Space Services (en anglais seulement)

De nombreuses technologies, comme le SAES, développées pour les programmes spatiaux peuvent être utilisées ici sur Terre et vice versa. Par exemple, la NASA considère l'hydrogène liquide comme le carburant à privilégier pour l'exploration spatiale. Sur Terre, BMW a annoncé qu'elle produirait une voiture à pile à combustible hydrogène de faible volume d'ici 2021. Les matériaux légers pour la carrosserie, les piles pour le stockage de l'énergie et les robots pour l'exploration sont d'autres exemples d'innovation spatiale pouvant être utilisée sur Terre. Des technologies développées, ici sur Terre, par des entreprises minières et des chercheurs en géosciences, comme des techniques de forage et d'échantillonnage, peuvent aussi être utilisées à profit par l'industrie spatiale.

L'ASC soutient la recherche visant à établir un groupe de rovers terrestres qui servira dans le cadre de missions internationales futures sur la Lune, Mars ou des astéroïdes. Elle collabore avec plus de 40 entreprises et universités canadiennes. Pays développé riche en ressources qui est doté d'un secteur de R et D vigoureux et d'une approche reconnue à l'échelle internationale en matière d'exploitation minière durable, le Canada est bien placé pour jouer un rôle clé sur le plan du développement pacifique et durable d'une industrie d'exploration et d'exploitation minière dans l'espace. Le Canada participe au Bureau des affaires spatiales des Nations Unies (UNOOSA) qui cherche à faire la promotion de la coopération internationale dans le domaine de l'utilisation pacifique de l'espace et de son exploration ainsi que de l'utilisation de la science et de la technologie spatiales pour assurer un développement économique et social durables.

Les possibilités entourant l'exploration et l'exploitation minière dans l'espace inspirent des millions d'étudiants et de chercheurs. Elles permettent aussi de recueillir des milliards de dollars en investissements partout dans le monde. La question que tous se posent : quand allons-nous construire la première station à hydrogène sur la Lune, exploiter la première mine sur un astéroïde ou rapporter des matériaux sur Terre? Selon M. Faragalli, cette situation pourrait se produire bientôt.

« Vers la fin des années 2030, soit le moment où les gens prédisent que Mars sera colonisée, je crois que nous pourrons commencer à penser, de manière réaliste, qu'une industrie se chargeant de rapporter des métaux utiles sur la Terre pourrait démarrer », a ajouté M. Faragalli.

Demeurez à l'affût!

Mission Control Space Services inc. (lien vers une page en anglais) collabore étroitement avec l'ASC par l'intermédiaire de différents mécanismes de financement pour assurer le développement de technologie spatiale, en plus de participer à des projets avec des universitaires, dont monsieur Chris Skonieczny, Ph. D., de l'Université Concordia, ainsi que de nombreux chercheurs du Center for Planetary Science and Exploration (CPSX) de l'University of Western Ontario et des entreprises, comme Canadensys Aerospace Corporation. Le bureau de Mission Control se trouve dans l'édifice du programme d'accélérateur d'entreprises Lead to Win de l'Université Carleton, où M. Faragalli est professeur auxiliaire en recherche en génie aérospatial.


Pour connaître d’autres faits intéressants sur les mines et les minéraux, consultez la page Informations sur l’industrie minière.