Offre de stage : Production d’oxygène lunaire par pyrolyse solaire (H/F)

Poste :
Présentation du sujet :
Au travers du programme Artemis, l’Humanité devrait retourner sur la Lune en 2027. Cette fois-ci, la NASA vise non seulement un retour, mais l’installation durable d’une base lunaire. Pour réduire les coûts financiers et logistiques associés à une telle présence, la valorisation des ressources disponibles sur place apparaît essentielle. Le régolithe lunaire, abondant et facilement accessible, constitue une ressource particulièrement intéressante : il contient environ 40 % d’oxygène, faisant de celui-ci l’élément le plus abondant à la surface de la Lune. Cet oxygène est crucial, à la fois pour le support de vie et pour son utilisation comme ergol. Cependant, dans le régolithe, il est lié sous forme d’oxydes métalliques très stables. Il est donc nécessaire de développer des procédés capables d’en extraire et d’en séparer l’oxygène [1]. Le stage s’inscrit dans ce contexte et porte sur l’étude d’une méthode d’extraction : la pyrolyse solaire du régolithe lunaire. Ce procédé consiste à chauffer le régolithe, sous vide, à très haute température grâce à la concentration solaire, afin de réduire les oxydes métalliques et libérer l’oxygène qu’ils renferment. Des études préliminaires ont été réalisées par le CNES et l’ESA, un doctorant poursuit actuellement le projet au sein du laboratoire PROMES. Une campagne d’essais est en cours au sein du laboratoire ; celle-ci a permis de démontrer et de quantifier la production d’oxygène par pyrolyse solaire.
Objectifs :
Ce stage s’inscrit dans la continuité d’un premier travail au cours duquel un modèle initial du procédé a été développé. L’objectif sera donc de poursuivre les travaux initiés et ainsi d’adapter un procédé, jusqu’ici testé uniquement sur Terre à l’environnement lunaire. Il comprendra à la fois des activités de modélisation et des expérimentations pratiques :
• Perfectionnement du modèle Python du procédé précédemment réalisé, en y intégrant un maillage 2D, le dimensionnement des équipements périphériques et une étude paramétrique
• Développement d’une architecture de mission afin d’étudier l’implémentation du procédé à la surface de la Lune.
• Participation aux expériences consistant en l’exposition de simulant de régolithe lunaire à l’énergie solaire concentrée sous vide secondaire.
Ce stage couvre plusieurs axes (modélisation Python, thermique, expérimentation). L’orientation exacte du projet sera adaptée au profil du stagiaire, afin de valoriser ses compétences et ses centres d’intérêt.

Employeur :
Le poste sera basé au laboratoire PROMES Odeillo (four solaire 1 MW du CNRS) situé dans les Pyrénées-Orientales, à 1 600 m d'altitude. Le stagiaire rejoindra la thématique "Stockage et Chimie Solaire" et plus particulièrement l'équipe "Carburants Solaires" et sera encadré par un doctorant et deux chercheurs du CNRS. Le projet est réalisé en collaboration avec le CNES et l’ESA. La continuation du stage par une thèse pourra être envisagée.