Cela ressemble à de la science-fiction, mais la construction d'une énorme tour de plusieurs kilomètres de haut sur la surface lunaire peut être le meilleur moyen d'exploiter l'énergie solaire pour l'exploration lunaire à long terme. De telles tours élèveraient des panneaux solaires au-dessus des caractéristiques géologiques obstruant la surface lunaire, et étendre la surface disponible pour la production d'électricité.

Une future base lunaire réussie, quelle que soit sa taille, nécessitera deux ressources clés :l'eau et l'électricité. Depuis que des preuves de glace d'eau gelée ont été découvertes dans les profondeurs de cratères ombragés en permanence près du pôle Sud de la lune, la région polaire est devenue la cible principale de la NASA pour les futurs alunissages. L'eau peut être utilisée pour boire, bien sûr, et faire pousser des plantes, mais aussi comme carburant de fusée ou séparé au niveau moléculaire pour fabriquer de l'oxygène respirable. Mais tandis que l'eau de la lune se trouve profondément dans les bassins des cratères, la production d'électricité viendra probablement d'en haut, au-dessus des bords du cratère, où l'on sait qu'il existe des « pics de lumière éternelle ». Ces pics ne connaissent presque jamais d'ombre, et seraient des endroits idéaux pour placer des cellules solaires pour alimenter les activités d'extraction d'eau sur la lune.

Les 'pics de lumière éternelle' sont petits, cependant, et pour en profiter au maximum, il pourrait être judicieux de les développer verticalement, augmentant considérablement la surface utilisable pour une production d'énergie solaire sans obstruction.

Bien qu'il faudra plusieurs décennies avant qu'une telle construction ne soit sérieusement tentée, des chercheurs de l'université Harvard ont déjà commencé à étudier les possibilités et les contraintes d'un tel projet. Ils ont publié fin février un article préliminaire sur ArXiv qui explore la physique et la science des matériaux qui régiraient la construction de ces énormes tours lunaires.

Sur Terre, le plus haut bâtiment jamais construit, le Burj Khalifa, s'élève à 828 mètres de haut. Sur la Lune, il est possible de construire beaucoup plus haut que cela car l'environnement lunaire offre trois avantages significatifs.

D'abord, la gravité de la lune n'est que de 1/6e de celle de la Terre, ce qui signifie que les bâtiments peuvent supporter leur propre poids à des hauteurs beaucoup plus élevées. Seconde, l'environnement lunaire manque d'atmosphère, ce qui signifie que les constructeurs sur la lune n'auront pas à tenir compte de la force des vents violents comme ils le font sur Terre. Et enfin, l'environnement sismique calme de la lune signifie que les constructeurs de tours lunaires n'auront pas à s'inquiéter des effets des tremblements de terre - ou plutôt, tremblements de lune.

Compte tenu de ces paramètres, les chercheurs ont pu calculer qu'une épaisseur de paroi minimale de 20 cm est nécessaire pour construire en toute sécurité une tour en béton pouvant atteindre plusieurs kilomètres de haut. Construire plus haut est possible, mais le coût et la quantité de béton requis augmentent considérablement au-delà de deux kilomètres.

Les chercheurs ont choisi le béton comme matériau de construction car il peut être fabriqué assez facilement à partir de sol lunaire (régolithe). Le coût du transport des poutres d'acier depuis la Terre serait prohibitif, il est donc essentiel de pouvoir construire les tours à partir de ressources lunaires. Les chercheurs ont également mesuré la déformation en compression du poids du béton, ainsi que sa résistance au flambage, pour déterminer à quelle hauteur une telle structure pourrait être construite.

Alors que des tours jusqu'à 17 km pourraient théoriquement être possibles, l'équipe a conclu que "la masse et le volume de régolithe qui doivent être transformés en béton dans un délai raisonnable sont tout à fait susceptibles d'être le facteur limitant pendant un certain temps. Si nous avons besoin d'un temps de construction d'un an, alors une tour de 2 km devrait traiter 11 mt/jour. Une tour de 1 km nécessiterait des tarifs inférieurs de 80 %. Ces chiffres semblent plausibles dans une décennie ou deux."

Ainsi, les gratte-ciel lunaires imposants ne sont pas seulement possibles, mais peut-être juste la solution la plus pratique pour la production d'électricité sur la lune à long terme. Le jour où un bâtiment lunaire dépassera la hauteur du Burj Khalifa est encore loin, mais avec le programme Artemis prévoyant de retourner sur la lune cette décennie, les bases d'un tel projet pourraient être posées dans un avenir pas trop lointain.