Fabrication du verre
Présentation
Fabriquer du verre sur Mars peut sembler relativement simple, sachant que la principale matière première requise, la silice (SiO2) y abonde et qu’on savait déjà fabriquer du verre dans l’Antiquité. En réalité, même si l’entreprise ne présente effectivement pas de difficulté de principe, sa mise en œuvre sur Mars nécessite l’importation de moyens conséquents.
La première étape, l’alimentation en ingrédients, n’est déjà pas si facile. En effet, le processus de base requiert non seulement de la silice (70%), mais également de la soude (14%), de la chaux (10%) et des oxydes métalliques (magnésie, alumine, 5%). Pas de problème pour récolter de la silice, sauf que la silice martienne est chargée d’oxyde de fer, qu’il faut éliminer ; ceci peut être réalisé en la faisant réagir avec du monoxyde de carbone (CO), sous-produit d’autres processus. Normalement, soude et chaux sont produites à partir de carbonates, mais ceux-ci n’abondent pas sur Mars, du moins en surface (1) . On peut aussi partir de la calcite (présente à 5%).
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Les oxydes métalliques sont moins problématiques. Mais on constate qu’il va falloir : localiser les sols favorables (gisements), récolter, isoler, éventuellement transformer, donc disposer de moyens mobiles de récolte sur le terrain et d’un véritable petit atelier de traitement chimique.
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Ces ingrédients doivent être portés à 1550°C et mélangés de façon à produire une pâte de verre homogène. Puis on répand ce matériau sur un bain d’étain liquide (2) , la face « non mouillée » étant soumise à l’action de brûleurs à gaz (sur Mars, du méthane produit in situ) ; au cours de son refroidissement progressif dans ce four de floating (de 1100 à 600°C) la feuille de verre acquiert une planéité parfaite de ses deux faces. Enfin cette feuille avance dans un troisième four, dit de recuisson, où des traitements thermiques lui confèrent ses caractéristiques mécaniques. A la sortie le verre refroidit, puis ses bords sont coupés au diamant, enfin la lame calibrée ainsi obtenue est découpée en vitrages de longueur voulue, stockés verticalement dans des cadres de transport. L’opération de découpe sera un peu plus complexe pour les panneaux triangulaires des géodes.
1. L’atterrisseur Phoenix en a mesuré une concentration de 3 à 5%.
2. Le procédé « floating », inventé par la société Pilkington en 1959, a révolutionné la production du vitrage industriel
Découpe et stockage des vitrages, sous une tente (non pressurisée) pour se protéger de la poussière.
Les dimensions de la chaîne dépendent de la largeur désirée (1,5m dans notre scénario) et du débit souhaité. Dans l’industrie le four de recuit peut atteindre 150 m ; mais ici la cadence restera beaucoup plus modeste, et la feuille pourra avancer bien plus lentement. Néanmoins il faut imaginer que les différents composants de cette chaîne devront arriver sur Mars prêts à l’emploi, et représenteront une masse importante. Sur Terre, les fours sont alimentés au gaz naturel ; d’un point de vue rendement, on optera, lorsque la combustion du gaz n’est pas requise, pour l’électricité ; mais le four de flottage requiert une action des gaz de chauffe sur le matériau ; on sera donc contraint d’alimenter en partie l’installation en LOX/CH4.
Pour des raisons de flux de chaleur, les fours seraient installés en plein air ; seule la section de finition serait protégée (de la poussière) par une tente en plastique (non pressurisée). Les opérateurs devront donc travailler en combinaison spatiale.