L’espace, ultime frontière. Quelques mots, prononcés par la voix off en ouverture des épisodes de la célèbre et populaire série télévisée Star Trek, qui reflètent un sentiment profondément enraciné dans l’humanité depuis l’aube des temps et qui se fondent parfaitement dans l’esprit de la nation qui, plus que toute autre au cours du siècle dernier s’est consacrée à l’exploration spatiale: les États-Unis d’Amérique. Une nation bâtie sur le concept de frontière, où, juste au-delà du dernier lopin de terre cultivée, s’étendaient des espaces infinis à explorer, coloniser et façonner. Avec l’atteinte des côtes baignées par le Pacifique, la sécurisation progressive du continent américain par l’application rigoureuse de la doctrine Monroe[1], puis l’accession au statut de superpuissance à la suite de la victoire lors de la Seconde Guerre mondiale, les États-Unis ont vu dans le cosmos la nouvelle — et peut-être ultime — frontière vers laquelle orienter leurs ambitions. Emblématique de son époque fut la notion de nouvelle frontière employée par John F. Kennedy dans son discours d’acceptation de l’investiture démocrate à l’élection présidentielle de 1960, discours dans lequel le futur président convoquait, non sans raison, le mythe fondateur de la conquête de l’Ouest:
Today some would say […] that all the horizons have been explored, that all the battles have been won, that there is no longer an American frontier. […] we stand today on the edge of a New Frontier […] a frontier of unknown opportunities and perils, a frontier of unfulfilled hopes and threats. […] Beyond that frontier are the uncharted areas of science and space, unsolved problems of peace and war, unconquered pockets of ignorance and prejudice, unanswered questions of poverty and surplus […] I am asking each of you to be pioneers on that New Frontier. […][2]
Cette nouvelle frontière spatiale fut ensuite réaffirmée et concrétisée en 1961 par Kennedy lui-même, devenu entre-temps président, à travers l’objectif d’envoyer un homme sur la Lune avant la fin de la décennie[3].
En citant Neil Armstrong et en effectuant un giant leap à la fois dans le temps et vers l’est de l’espace, nous nous retrouvons aujourd’hui, en 2025 en Italie, plus de soixante ans après l’introduction du concept de nouvelle frontière, à dialoguer avec Valentina Sumini, Visiting Professor chez l’Université polytechnique de Turin, Research Affiliate et Space Architect chez le Media Lab – Space Exploration Initiative du MIT[4], R&T senior engineer chez Coesia. Sumini conçoit notamment des architectures et des espaces destinés à soutenir la vie humaine dans des environnements hostiles et à permettre l’exploration spatiale habitée, aussi bien en orbite que sur des corps célestes. Ses recherches portent également sur le développement de nouvelles méthodes de design computationnel pour des environnements multi-performants, sur la conception de prothèses robotiques visant à accroître la mobilité et la dextérité du personnel humain en conditions de faible gravité, ainsi que sur l’élaboration de techniques constructives reposant sur l’utilisation de ressources directement prélevées in situ.
- Question préliminaire: d’où est née l’idée de conjuguer architecture et exploration du cosmos?
L’idée d’unir architecture et exploration spatiale a toujours existé, depuis les premières missions des années 1960 jusqu’à aujourd’hui, avec la Station spatiale internationale (ISS[5]) qui, en plus de 25 années d’activité, a accueilli plus de 280 astronautes. Les premiers space architects étaient en réalité des designers chargés d’améliorer l’ergonomie des espaces intérieurs des véhicules spatiaux, dans le but d’accroître l’efficacité opérationnelle des astronautes pendant les missions. Une figure emblématique à cet égard est Galina Andreevna Balachova, space architect soviétique ayant contribué à la conception des intérieurs des capsules Soyouz ainsi que des stations spatiales Saliout 6/7 et Mir. Balachova a utilisé la couleur comme un véritable outil de projet, introduisant un système de codification chromatique fondé sur le vert, le jaune et le rouge afin de distinguer sols, parois et plafonds, restituant ainsi orientation et perception « terrestre » de la gravité dans des environnements de microgravité. Au fil du temps, de nombreux autres designers — parmi lesquels Raymond Loewy — ont contribué à l’architecture des intérieurs spatiaux. Un exemple particulièrement significatif, pour son impact psychologique, est l’introduction d’éléments vitrés permettant aux astronautes de conserver un contact visuel avec la Terre. La discipline de la space architecture est formellement codifiée en 2002 avec la publication du Millennium Charter, qui, en s’inspirant des principes vitruviens, place l’être humain au centre du projet en tant qu’utilisateur et bénéficiaire ultime. Parallèlement, le document invite à réfléchir à l’empreinte laissée par l’homme lors de l’exploration, en s’interrogeant sur les traces de la présence humaine et leur impact sur les environnements visités. Un thème aujourd’hui plus que jamais d’actualité, si l’on considère la pollution orbitale causée par les débris spatiaux et les satellites hors service, en particulier en orbite basse, qui pourrait à l’avenir compromettre les capacités de lancement depuis la Terre. Dans ce contexte, le démantèlement de l’ISS en fin de vie — prévu autour de 2030 — fait déjà l’objet de débats, entre l’hypothèse d’une rentrée contrôlée et celle d’une destruction dans l’atmosphère. Cette dernière option est d’ailleurs déjà utilisée pour l’élimination des déchets produits par la station elle-même: ceux-ci sont chargés à bord des modules Cygnus et désorbités avec leur cargaison. En conclusion, la space architecture doit en permanence composer avec ce que je définis comme un comportement dual: d’un côté, une discipline profondément anthropocentrée, centrée sur l’astronaute; de l’autre, une pratique de conception responsable, orientée vers la préservation de l’environnement du corps céleste de destination et la réduction des contaminations.
- Vous avez participé à de nombreux projets fascinants, tels que des hôtels orbitaux et des villes sur la Lune. Quel est celui qui vous semble le plus significatif?
Certainement le projet Moon Village, réalisé en collaboration avec l’Agence Spatiale Européenne, le MIT et le cabinet d’architecture Skidmore, Owings & Merrill, connu pour sa longue expérience dans la conception de gratte-ciel, parmi lesquels le Burj Khalifa à Dubai. Le Moon Village a eu un impact international majeur, tant par ses contenus que par la méthodologie adoptée. Il s’est agi d’un partenariat interdisciplinaire impliquant des acteurs issus de domaines professionnels très divers, parmi lesquels des astronautes, comme la Française Claudie Haigneré, première femme astronaute européenne, et l’Américain Jeffrey Hoffman, fort de cinq missions à bord du Space Shuttle et aujourd’hui professeur au MIT. Je considère ce projet comme particulièrement abouti, car il prend en compte les exigences de l’ensemble des acteurs impliqués dans un processus fortement multidisciplinaire: du choix du site de destination à la définition des missions, jusqu’aux matériaux de construction. Le site retenu se situe sur le rebord du cratère Shackleton, à proximité du pôle Sud, un emplacement jugé favorable non seulement pour la possibilité d’observer la Terre — un aspect psychologique loin d’être négligeable — mais surtout pour la présence du peak of eternal light, une zone continuellement éclairée par le Soleil, garantissant ainsi un approvisionnement constant en énergie solaire. Par ailleurs, dans les zones d’ombre permanente à l’intérieur du cratère se trouvent des dépôts de glace d’eau, essentiels à la survie des astronautes, à l’irrigation des serres et à l’extraction d’hydrogène. Le Moon Village est également stimulant d’un point de vue architectural, car il vise à développer un modèle optimisé de ville idéale. Il est intéressant de noter que, dans la conception d’un établissement lunaire, on ne se limite pas à l’élaboration de modules d’habitation, mais que l’on commence par définir les infrastructures essentielles au fonctionnement et à la survie de la base. Avant toute chose, l’énergie est indispensable pour synthétiser le régolithe[6] (une poussière aux propriétés électrostatiques), transporter les modules et activer les processus de construction. La priorité est donc la mise en place d’une infrastructure énergétique, fondée sur des panneaux solaires et des réacteurs nucléaires, capable de fournir l’énergie nécessaire à la construction et à la maintenance de la base. Cette énergie servira notamment à alimenter un laser dédié à la synthèse de la régolithe, utilisée dans une première phase pour construire des barrières de protection autour de la plateforme d’atterrissage et de décollage, afin d’éviter que le régolithe à l’état naturel ne soit soulevé lors des manœuvres et n’endommage des structures sensibles telles que les panneaux photovoltaïques. Dans un second temps, des routes seront aménagées afin de permettre aux rovers de transporter marchandises et personnes sur des surfaces lisses, limitant ainsi l’usure prématurée causée par le terrain accidenté et l’abrasivité du régolithe. Ce n’est qu’ultérieurement que seront installés les modules d’habitation et fonctionnels, accompagnés de leur blindage contre les radiations[7] et l’impact des micrométéorites.
- Vous avez coordonné le projet Design as an Astronaut, également présenté à la Biennale d’architecture de Venise en 2025. De quoi s’agit-il et quelle est sa contribution à la conception lunaire?
L’un des projets auxquels je suis le plus attachée est Design as an Astronaut[8], développé au MIT Media Lab en collaboration avec l’Université polytechnique de Milan, l’ESA XR Lab et l’European Astronaut Centre. Il s’agit d’une recherche poursuivant deux objectifs complémentaires: d’une part explorer de nouvelles solutions d’habitat pour la Lune, d’autre part redéfinir le rôle de l’astronaute, non plus simple utilisateur de l’espace mais véritable co-concepteur de l’habitat grâce aux technologies immersives. Le projet s’articule autour de l’Argonaut Habitat Unit, un module gonflable conçu pour être intégré au lander lunaire européen Argonaut de l’ESA. Destiné à accueillir deux astronautes pour des missions pouvant durer jusqu’à quatre semaines, l’habitat est organisé sur deux niveaux et utilise des matériaux avancés tels que le kevlar, le mycélium et des membranes multicouches, combinant légèreté structurelle, isolation thermique et protection contre les radiations. L’aspect le plus innovant réside toutefois dans la méthodologie de conception. Grâce à des environnements de réalité virtuelle et mixte, astronautes et experts de l’ESA ont pu explorer le module à l’échelle réelle au sein d’un paysage lunaire reconstruit à partir de données topographiques authentiques. Cela a permis de simuler des conditions environnementales critiques — gravité réduite, éclairage rasant, dynamiques de la vie quotidienne — et de recueillir des retours directs sur l’ergonomie, l’orientation spatiale, les parcours, le confort psychologique et les performances opérationnelles. La plateforme a été testée à l’ESA XR Lab de Cologne et développée à l’aide d’outils de design computationnel et d’environnements immersifs tels que Grasshopper et Unreal Engine 5, combinés à des dispositifs XR avancés. La dimension sensorielle a également constitué un élément central du projet : le paysage sonore, réalisé par le Prof. Joseph Paradiso, introduit une composante auditive dynamique contribuant à la construction du sens du lieu. En définitive, Design as an Astronaut propose une vision participative de la space architecture, où l’on conçoit avec les astronautes et non simplement pour eux. Une approche intégrant technologie, perception, bien-être psychologique et cognition spatiale, que je considère essentielle pour le développement responsable des futures communautés multi planétaires.
- Quel est aujourd’hui l’état de l’art dans la conception des bâtiments spatiaux? L’humanité est-elle déjà en mesure de construire des unités de différents types dans des environnements hostiles? Les matériaux seront-ils envoyés depuis la Terre ou prélevés directement sur place?
Aujourd’hui, des structures correspondant à de véritables « bâtiments spatiaux » — y compris des unités d’habitation — sont déjà en phase de conception, dans la perspective de permettre l’implantation humaine dans des environnements extraterrestres. Un exemple significatif est le projet Moon Village[9]. Dans ce domaine, la durabilité constitue un enjeu central, et il existe désormais différentes typologies de modules d’habitation, adaptées au contexte et aux objectifs de chaque mission. Les modules dits de Classe 1 sont ceux actuellement utilisés à bord de l’ISS, de la station chinoise Tiangong et prévus également pour le Lunar Gateway, la future station orbitale autour de la Lune intégrée au programme Artemis de la NASA. Il s’agit de cylindres préfabriqués en aluminium, déjà pressurisés et équipés de l’ensemble des systèmes internes nécessaires pour être immédiatement habitables. Ces modules sont assemblés dans l’espace par le docking et constituent une solution éprouvée. Leur principal inconvénient réside toutefois dans leur masse, contrainte déterminante au lancement et d’autant plus restrictive que la destination s’éloigne de la Terre. Les modules de Classe 2, en revanche, sont partiellement préfabriqués et achevés directement sur le site de destination grâce à des technologies gonflables, avec pressurisation in situ. Plus légers et compacts, ils sont plus facilement transportables sur de longues distances. Cette typologie est également adoptée dans le Moon Village, où des structures textiles sont acheminées vers la surface lunaire, puis transportées, assemblées et pressurisées à l’aide de rovers. Toutefois, ces matériaux — comparables à ceux des combinaisons spatiales, mais plus épais — ne suffisent pas à eux seuls à assurer une protection adéquate contre les radiations, en particulier pour des missions de longue durée dans l’espace lointain. C’est précisément pour répondre à ces limites que les modules de Classe 3 entrent en jeu. Pensés pour être construits directement sur place à partir de ressources disponibles sur le corps céleste de destination, selon le principe de l’ISRU[10], ils utilisent le régolithe transformé par des technologies additives ou des procédés de frittage[11] afin de créer des structures solides et protectrices. L’eau présente sur la Lune — dont on peut extraire l’hydrogène — et le régolithe permettent notamment d’imprimer en 3D des briques et d’autres éléments architecturaux. Ce modèle réduit la nécessité de transporter des matériaux lourds depuis la Terre et offre une protection renforcée contre les radiations et les micrométéorites. Parallèlement, certaines recherches explorent des solutions bio-basées, comme la culture du mycélium, un réseau fongique capable de générer des matériaux de construction légers, régénératifs et isolants, ouvrant la voie à des habitats spatiaux plus autonomes, durables et adaptables aux environnements hostiles. À terme, la combinaison de ces trois approches — préfabrication terrestre, déploiement gonflable in situ et construction à partir de ressources locales — sera essentielle pour concevoir des architectures capables de s’adapter aux différentes phases de l’exploration humaine de l’espace, depuis les premiers établissements temporaires jusqu’à la création de bases permanentes.
- La manière d’envisager la vie humaine dans l’espace a évolué. Aujourd’hui, on conçoit des solutions durables visant non seulement la survie dans des environnements hostiles, mais aussi le bien-être psycho-physique des explorateurs. Comment garantir l’ensemble de ces dimensions?
Les projets et les futures missions spatiales doivent être abordés selon une approche multidisciplinaire et à différentes échelles, sans jamais perdre de vue la dimension humaine. Je pense de nouveau au projet Moon Village, dont les intérieurs des modules d’habitation ont été présentés à la Biennale d’architecture de Venise en 2021, en réponse à la question suivante: qu’est-ce qui est véritablement essentiel pour l’être humain lors d’un séjour dans l’espace? L’objectif était d’imaginer une vie non seulement fonctionnelle, mais également productive, harmonieuse et psychologiquement soutenable, en particulier au sein des espaces partagés. Concevoir une base lunaire signifie aussi imaginer de nouvelles formes de communauté. La prise en compte de la vie quotidienne — dans les espaces privés comme dans les espaces communs — a conduit à un projet holistique, nourri par des contributions issues de disciplines variées, allant de la psychologie à l’ingénierie spatiale, de l’art à la médecine. L’observation de l’ISS montre aujourd’hui que les modules d’habitation y fonctionnent essentiellement comme des maisons-laboratoires: des environnements optimisés presque exclusivement pour le travail, offrant très peu d’espaces dédiés à la socialité, aux loisirs ou à l’intimité. Le Moon Village propose au contraire un changement de paradigme: des espaces plus vastes, plus humains, enrichis par la présence de plantes. Si le travail demeure central, il est complété par des espaces communs tels que des zones de vie avec de grandes tables, des cuisines partagées, des serres ainsi que des espaces privés pensés pour des moments d’intimité ou de connexion à distance avec les proches. La présence de la nature a en effet un impact psychologique considérable, générant calme, concentration et bien-être. Dans cette optique s’inscrit le projet Tidmarsh Living Observatory Portal[12], développé en collaboration avec le NASA TRISH[13], un portail multisensoriel immersif permettant à l’astronaute de vivre l’expérience d’une promenade en milieu naturel grâce à la diffusion en temps réel d’images, de sons et de parfums issus d’un écosystème terrestre réel. Il ne s’agit pas d’une vidéo enregistrée mais d’un flux en direct, renforçant le sentiment de connexion. Un autre exemple est le projet Mars Garden[14], qui introduit dans les serres hydroponiques[15] un système d’irrigation simulant la pluie plutôt que des conduites conventionnelles, permettant aux astronautes de percevoir le son et l’odeur de la pluie — une expérience impossible sur la Lune ou sur Mars, mais précieuse sur le plan sensoriel et émotionnel.
- Sera-t-il possible de produire localement de la nourriture et de l’eau sans dépendre exclusivement des ravitaillements depuis la Terre?
À ce jour la question de l’approvisionnement alimentaire et, de manière analogue, celle des déchets, constitue un enjeu crucial et délicat. Assurer un ravitaillement continu de la Lune, comme cela se fait pour l’ISS, ne serait pas viable en raison de la distance et des coûts extrêmement élevés des lancements nécessaires. Une stratégie d’autant plus risquée qu’une fenêtre de lancement manquée pourrait mettre en péril la survie des astronautes jusqu’à la mission suivante. Le cœur du problème réside donc dans l’autonomie des équipages, rendue possible par la production locale de nourriture. Cela implique la création de serres gérées par les astronautes, assistés par des systèmes d’intelligence artificielle. Comme les humains, les plantes doivent être protégées des radiations, ce qui nécessite la conception de modules spécifiques dédiés aux organismes végétaux, capables de soutenir une chaîne du frais garantissant une alimentation saine et variée. Concernant l’apport protéique, des bioréacteurs de microalgues — telles que la spiruline ou la chlorelle — sont actuellement à l’étude, en raison de leur forte teneur en protéines et de leurs propriétés médicinales. L’eau, quant à elle, est présente sous forme de glace aussi bien sur la Lune que sur Mars et peut être utilisée après extraction, décontamination et désalinisation. Les technologies permettant de mettre en place un cycle de l’eau sont déjà opérationnelles. Il en résulte que, dans les phases initiales des villages spatiaux, le point critique reste le transport de l’eau depuis la Terre, jusqu’au développement de machines in situ capables d’exploiter les ressources hydriques locales selon le principe de l’ISRU. Dans ce domaine précisément, nous avons développé avec le MIT un projet pour la NASA, baptisé Hydra. Il s’agissait de concevoir une foreuse spéciale destinée à extraire l’eau du sous-sol martien tout en la purifiant des contaminants présents dans le régolithe. Le système Hydra se compose de deux foreuses: la première pénètre la couche superficielle de régolithe, tandis que la seconde, plus profonde, extrait la glace. L’eau est ensuite filtrée et purifiée afin de la rendre potable. Il s’agit d’un processus long, certes, mais parfaitement réalisable.
26 octobre 2025
Version originale rédigée en italien
[1] Posture de la politique étrangère des États-Unis promue par le président James Monroe en 1823. En substance, elle affirmait que les États-Unis considéreraient toute intervention européenne sur le continent américain comme un acte hostile. L’objectif était d’éviter toute ingérence des puissances impérialistes européennes dans le continent et de maintenir l’hémisphère occidental à l’abri d’interventions extérieures.
[2] Extrait du discours de John F. Kennedy prononcé lors de la convention démocrate de 1960 au Memorial Coliseum de Los Angeles. Pour la vidéo et le texte intégraux: https://www.jfklibrary.org/learn/about-jfk/historic-speeches/acceptance-of-democratic-nomination-for-president
[3] Discours de John F. Kennedy devant le Congrès, prononcé le 25/05/1961. Pour la vidéo et le texte intégraux: https://www.jfklibrary.org/learn/about-jfk/historic-speeches/address-to-joint-session-of-congress-may-25-1961
[4] Massachusetts Institute of Technology.
[5] International Space Station: station spatiale placée en orbite terrestre basse, dont la construction a débuté en 1998. Le projet associe les principales agences spatiales mondiales: la CSA (Canada), l’ESA (agence européenne dont fait également partie l’Agence spatiale italienne), la JAXA (Japon), Roscosmos (Russie) et la NASA (États-Unis).
[6] Le régolithe est l’ensemble hétérogène de sédiments, de poussières et de fragments de matériaux qui composent la couche la plus externe de la surface des planètes rocheuses, comme Mars, ainsi que des corps célestes tels que les lunes et les astéroïdes.
[7] Galactic Cosmic Rays et Solar Flares.
[8] https://www.media.mit.edu/projects/design-as-an-astronaut/overview/ Valentina Sumini, Cody Paige, Tommy Nilsson, Joseph Paradiso, Marta Rossi, Leonie Bensch, Ardacan Özvanlıgil, Deniz Gemici, Dava Newman, Gui Trotti, Aidan Cowley, and Lionel Ferra. Design as an Astronaut: An XR/VR Experience of the Argonaut Habitat Unit. In Advancing Human-Computer Interaction for Space Exploration (SpaceCHI 2025). Open Access Series in Informatics (OASIcs), Volume 130, pp. 9:1-9:14, Schloss Dagstuhl – Leibniz-Zentrum für Informatik (2025) https://doi.org/10.4230/OASIcs.SpaceCHI.2025.9
[9] https://www.media.mit.edu/projects/moon-village/overview/
[10] In-Situ Resource Utilization.
[11] Opération réalisée afin d’obtenir des produits compacts à partir de matériaux pulvérulents.
[12] https://www.media.mit.edu/projects/tidmarsh-living-observatory-portal/overview/
[13] Translational Research Institute for Space Health.
[14] https://www.media.mit.edu/projects/marsboreal-greenhouse/overview/
[15] La culture des plantes dans des solutions aqueuses de sels nutritifs ou sur des supports qui en sont imprégnés.