Impression 3D robotisée et préfabrication de bâtiments en environnements extrêmes : vers des habitats martiens

Pourquoi la conception des bâtiments compte sur Terre et sur Mars

Alors que le changement climatique intensifie tempêtes, vagues de chaleur et coups de froid, nous envisageons aussi de nous installer sur la Lune et sur Mars. Dans les deux cas, la même question se pose : comment construire des abris qui protègent et offrent du confort sans déverser davantage de carbone dans l’atmosphère ? Cet article aborde ce casse‑tête en reliant des hôtels réels situés dans les climats les plus rudes de la Terre à l’impression 3D robotisée de pointe et aux conceptions envisagées pour des habitats martiens.

Ce que les hôtels extrêmes peuvent nous apprendre

Les auteurs ont commencé par un laboratoire inhabituel : 100 hôtels répartis dans certains des environnements les plus sévères de la planète, depuis la banquise arctique jusqu’aux hautes montagnes, en passant par les déserts et les tropiques humides. En mesurant des caractéristiques simples — par exemple l’emprise au sol d’un bâtiment, sa hauteur, et la régularité ou l’irrégularité de son contour — ils ont mis au jour des empreintes climatiques nettes. Les hôtels des climats froids tendent à être compacts et fortement isolés, limitant les surfaces exposées pour conserver la chaleur. Les hôtels des zones désertiques et tropicales sont au contraire plus larges, plus ouverts, et souvent entourés d’espaces extérieurs ombragés qui favorisent la ventilation et l’évacuation de la chaleur. Une analyse par apprentissage automatique a montré que des traits géométriques simples — périmètre, surface, et volume global — prédisent fortement la quantité de carbone liée à la construction et à la rénovation de ces bâtiments. En général, des formes plus simples et compactes gaspillent moins d’énergie et de matériau que des formes complexes et décoratives.

Comment la préfabrication et l’impression 3D réduisent le carbone

Ensuite, l’étude a examiné 631 projets hôteliers dans le monde qui ont utilisé la construction préfabriquée — où les éléments principaux sont fabriqués en usine puis assemblés sur site — et les a comparés à des bâtiments similaires construits de manière traditionnelle. L’accent n’était pas mis sur la consommation d’énergie quotidienne, mais sur le « carbone incorporé » : toutes les émissions liées à la fabrication, au transport et à l’installation des matériaux, en particulier lors des rénovations. Les résultats montrent que la préfabrication réduit presque toujours le carbone total, et cela peut être spectaculaire dans des lieux isolés ou accidentés. Les villes de montagne et polaires, situées au bout de longues et difficiles lignes d’approvisionnement, ont enregistré certaines des économies les plus importantes parce que les éléments fabriqués en usine réduisent les déchets, diminuent les trajets de transport et simplifient des tâches d’ingénierie complexes.

Quand les environnements rudes compliquent l’équation

Le tableau devient plus nuancé lorsque les auteurs ont examiné le degré d’extrême local. Ils ont créé un « indice d’extrémité » qui combine altitude, amplitudes de température et humidité. Dans les régions les plus douces, la préfabrication réduisait souvent les émissions liées à la rénovation jusqu’à un quart. Dans les zones les plus sévères, cependant, les gains en pourcentage se sont réduits et sont parfois devenus légèrement négatifs. Des renforts structuraux supplémentaires, des transports longue distance et des composants renforcés peuvent entamer cet avantage relatif. Pourtant, et c’est important, les économies absolues de carbone — mesurées en kilogrammes d’émissions évitées par mètre cube de bâtiment — restaient positives dans la plupart des cas. Cela signifie que même lorsque la préfabrication ne semble pas spectaculaire en pourcentage, elle évite tout de même des quantités importantes de carbone en termes réels.

Essor des robots de construction et habitats martiens

Pour anticiper l’évolution du secteur, les chercheurs ont cartographié 56 entreprises développant des robots de construction, en particulier des systèmes d’impression 3D capables de « dessiner » des bâtiments couche par couche. Ces entreprises sont concentrées en Europe, en Chine et en Amérique du Nord, soutenues par du capital‑risque et une croissance technologique rapide. Parallèlement, l’équipe a passé en revue 517 études scientifiques sur les habitats martiens. La plupart des travaux se concentrent sur des façons d’imprimer en 3D des abris en utilisant le sol martien local et d’autres ressources in situ, afin d’éviter d’acheminer des matériaux lourds depuis la Terre. Des matériaux tels que le béton à base de soufre, les résines polymères et les composites à fibres de basalte se distinguent comme des candidats prometteurs. Cependant, beaucoup moins de recherches relient ces méthodes de construction au support de vie, à la protection contre les radiations ou aux besoins quotidiens des personnes à l’intérieur. Autrement dit, nous apprenons à construire des coques robustes sur Mars plus vite que nous n’apprenons à en faire des lieux véritablement habitables.

Ce que cela signifie pour les futurs logements sur Terre et sur Mars

Pour le grand public, la principale conclusion est que la forme de nos bâtiments et la manière dont nous les assemblons comptent autant que leur source d’énergie. Des conceptions compactes et adaptées au climat, associées à la préfabrication et à l’impression 3D robotisée, peuvent réduire sensiblement le coût carbone caché de la construction, en particulier dans les zones reculées ou difficiles d’accès. Le même ensemble d’outils — géométrie intelligente, modules fabriqués en usine et robots sur site — pourrait un jour nous permettre d’imprimer des abris durables à partir du sol martien lui‑même. Mais pour transformer ces habitats en véritables foyers, les ingénieurs doivent collaborer davantage avec des spécialistes en biologie, médecine et comportement humain. Ce n’est qu’en unissant des méthodes de construction à faible émission de carbone à des intérieurs sains et centrés sur l’humain que nous pourrons créer des structures à la fois respectueuses de la planète et accueillantes pour les personnes, qu’elles se dressent dans un désert polaire sur Terre ou sur les plaines rouges de Mars.

Citation: Cai, G., Sun, L., Xu, H. et al. Robotic prefab 3D printing buildings in extreme environments toward Martian habitats. npj Space Explor. 2, 11 (2026). https://doi.org/10.1038/s44453-025-00025-6

Mots-clés: construction préfabriquée, impression 3D de bâtiments, carbone incorporé, habitats martiens, robotique de construction