Découvrez comment du basalte a été « tissé » pour faire le drapeau de la mission lunaire Chang'e-6

Le 4 juin de cette année, le drapeau rouge aux cinq étoiles emporté par le module d'alunissage de la mission Chang'e-6 a été déployé avec succès sur la face cachée de la Lune. C'était la première fois que la Chine plantait de manière indépendante et dynamique son drapeau national sur la face cachée de la Lune. Ce drapeau ne pèse que 11,3 grammes, soit moins de deux pièces de 1 yuan. Le fil, fin comme de la soie, utilisé dans le drapeau de la mission lunaire Chang'e-6 est un nouveau matériau à hautes performances appelé fibre de basalte. Il s'agit d'une fibre formée en écrasant des blocs de basalte naturel, en la faisant fondre à haute température puis en l'étirant. Le diamètre d'un fil ne représente que le tiers de celui d'un cheveu humain.

« La fibre de basalte présente les caractéristiques de légèreté, de haute résistance, de résistance à la corrosion, d'écologie et de faible teneur en carbone, et peut supporter des températures allant de -269 degrés Celsius à + 700 degrés Celsius, ce qui démontre une fois de plus sa valeur unique », a expliqué Liu Jiaqi, membre de l'Académie chinoise des sciences (CAS) et ancien directeur de l'Institut de géologie et de géophysique de la CAS.

Le 4 juin, un drapeau rouge aux cinq étoiles en fibre de basalte a été déployé par la sonde Chang'e-6 qui s'est posée sur la face cachée de la Lune. (Photo / Administration spatiale nationale)

En conduisant jusqu'au mont Dayuejia, situé dans la commune de Chenjiawa du comté de Yu, dans la province du Hebei (nord de la Chine), nous avons pu voir des piles de roches en forme de colonne mesurant environ la taille d'une personne. « C'est la véritable nature du basalte, qui est abondant en Chine », a déclaré Liu Jiaqi.

Cependant, les gisements de basalte sont très hétérogènes et il est difficile d'homogénéiser les matières premières pour fabriquer des fibres. Depuis plus de 10 ans, Zhu Zhaochun, directeur de la société Yuxian Xinyuan Basalt Mining Co., Ltd., s'est concentré sur cette technologie et a travaillé dur pour améliorer le niveau d'homogénéisation des matières premières. Le matériau à base de basalte utilisé dans le drapeau lunaire de la mission Chang'e-6 est produit par la société Xinyuan. L'entreprise traite environ 100 000 tonnes de basalte par an, dont seulement 10 % peuvent être utilisés pour fabriquer de la fibre de basalte. Le prix moyen de ces pierres est de 600 yuans la tonne, soit trois fois le prix des pavés.

Une photographie aérienne de la mine de basalte située dans la zone montagneuse occidentale du canton de Chenjiawa du comté de Yu, dans la province du Hebei (nord de la Chine). (Photo / Geng Hui)

Comment la pierre se transforme-t-elle en fibres ?

À plus de 1 000 kilomètres au sud du comté de Yu, les journalistes se sont rendus chez Hui'erjie New Material Technology Co., Ltd. à Xiangyang, dans la province du Hubei (centre de la Chine), où est née la fibre de basalte utilisée pour le drapeau lunaire Chang'e-6.

Dans le four, à des températures élevées de 1 450 degrés Celsius à 1 500 degrés Celsius, le basalte se transforme en lave. Ensuite, cette lave traverse une douille en alliage de platine-rhodium et est tirée par la machine à tréfiler à grande vitesse pour former des centaines de fils d'une couleur brun doré, qui sont enroulés en brins.

Le contrôle de la température est un problème technique dans le processus de tréfilage du basalte. Après une accumulation technologique à long terme, la fibre de basalte produite par la société Huierjie a un diamètre de seulement 5 microns et la longueur de chaque fibre peut atteindre 10 000 mètres.

Selon le responsable de la société Hui'erjie, la fibre de basalte ordinaire coûte 15 000 yuans la tonne, tandis que le nouveau produit en fibre de basalte de 5 microns se vend entre 60 000 et 70 000 yuans la tonne.

Des ouvriers travaillent dans l'atelier de production de fibres de basalte de la société Sichuan Juyuan Basalt Fiber Technology Co., Ltd. (Deng Liangkui / Pic.people.com.cn)

La fibre de basalte possède d'excellentes propriétés d'isolation thermique et de résistance aux radiations, mais il s'agit d'une fibre inorganique avec une surface lisse, une fragilité et elle est difficile à filer. À cet égard, la société Wuhan Yudahua Textile and Garment Group a coopéré avec l'Université textile de Wuhan pour étudier comment la fibre de basalte peut être intégrée à la fibre de viscose, etc., et a été l'auteur de nombreuses percées technologiques clés dans la production de filé de basalte.

En octobre 2023, après la livraison de l'échantillon du drapeau lunaire Chang'e-6, l'équipe de recherche scientifique a commencé à rechercher un « terrain » pour la mise en œuvre de la technologie du projet dans l'industrie, dans l'espoir de guider le développement ultérieur de l'industrie des fibres à hautes performances.

Au toucher, la texture du matériau est comme un jean en pur coton ; mais lorsqu'il est exposé au feu, les flammes le « lèchent » puis s'éteignent rapidement. Ce tissu en fibre de basalte ignifuge et résistant aux hautes températures est un nouveau produit développé par Yudahua Company.

« Non seulement dans le domaine textile, mais aussi dans les secteurs de l'automobile, de l'aviation, de la médecine et autres, nous suivons et prêtons attention au développement de la fibre de basalte, a de son côté déclaré Cao Genyang, membre du développement du drapeau lunaire de la mission Chang'e-6 et professeur à l'Université textile de Wuhan.

Sur la surface bleue de la mer, les rangées d'huîtres cultivées de manière écologique aident les agriculteurs à augmenter leurs revenus, et leurs cages océaniques peuvent résister à des typhons de catégorie 12 ; dans le désert de Gobi, les pales d'éoliennes et les supports photovoltaïques installés dans les villes et les villages sont utilisés plus longtemps et sont plus durables ; les barres composites et les couches de protection des câbles sont devenues une chose quotidienne. Les scénarios d'application de la fibre de basalte sont en constante expansion.

En avril de cette année, le constructeur automobile China FAW Group Co., Ltd. a lancé un nouveau modèle. Certaines pièces intérieures sont fabriquées à partir de matériaux composites en fibres de basalte, ce qui peut réduire le poids des pièces de plus de 20 % tout en conservant les performances d'origine avec en plus l'avantage d'une faible odeur. Selon les estimations des experts de l'industrie, on s'attend à ce que d'ici 2030, la consommation de fibres de basalte dans l'industrie automobile atteindra 320 000 tonnes, avec une valeur de production de 8,4 milliards de yuans, ce qui peut soutenir la capacité du marché des pièces en aval de plus de 47 milliards de yuans.

Aujourd'hui, la Chine est devenue le pays qui compte la plus grande production de fibre de basalte. En 2023, la production chinoise de fibres de basalte a atteint environ 30 000 tonnes, soit environ 75 % de la production mondiale, et les exportations se sont montées à 9 000 tonnes. A la date de septembre 2023, il existait plus de 13 000 brevets sur les fibres de basalte (y compris les demandes) dans le monde, dont plus de 8 600 en Chine, soit 66 %.

Il n'y a pas de fin aux solutions innovantes. Au Laboratoire de fibres extraterrestres de l'Université Donghua de Shanghai, des expériences de tréfilage de fibres sont menées sur des échantillons de sol lunaire ramenés par Chang'e-5 dans un environnement lunaire simulé sans oxygène, sans microgravité et basse pression.

« La composition chimique du sol lunaire est similaire à celle du basalte. S'appuyant sur la technologie de préparation des fibres de basalte, les fibres extraites du sol lunaire devraient devenir des matériaux de construction pour les futures bases lunaires et répondre aux besoins d'extraction de matériaux in situ », a expliqué Zhu Meifang, membre de la CAS et doyen de la Faculté des sciences et de l'ingénierie des matériaux de l'Université Donghua.

(Par Yuan Taoxiong et Zhang Tengyang, journalistes au Quotidien du Peuple)