Potrebbe essere sufficiente la sola polvere lunare, senza aggiungere altri ingredienti, per realizzare i mattoncini destinati alle future costruzioni sulla Luna. È quanto emerge da un nuovo studio dell’Università dell’Arkansas, i cui ricercatori hanno realizzato in laboratorio mattoncini simili ai famosi Lego, stampando in 3D un materiale analogo alla regolite lunare, senza ricorrere all’utilizzo di sostanze leganti.
Si tratta della prima dimostrazione della possibilità di ottenere blocchi da costruzione attraverso la stampa 3D sfruttando esclusivamente la capacità della regolite di legarsi a sé stessa, senza aggiungere altri materiali.
La tecnica, che utilizza una sorgente luminosa relativamente poco potente per fondere la polvere lunare, potrebbe ridurre la quantità di materiali che la Nasa dovrebbe trasportare dalla Terra per lavorare alla realizzazione di futuri insediamenti permanenti sulla Luna.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista scientifica npj Advanced Manufacturing.
Per realizzare future costruzioni sul nostro satellite sarà fondamentale sfruttare soprattutto le risorse già disponibili in loco, secondo il principio dell’In-Situ Resource Utilization (Isru). Per questo motivo, negli ultimi anni, la regolite lunare ha suscitato un enorme interesse nel campo della produzione additiva, ovvero della stampa 3D. Tuttavia, sulla superficie lunare bisognerà fare i conti con la disponibilità limitata di strutture produttive e materiali.
Per affrontare questo problema, il gruppo di ricercatori ha seguito un approccio diverso: piuttosto che realizzare direttamente strutture grandi e complesse, potrebbe essere più vantaggioso costruirle assemblando piccoli blocchi riconfigurabili, simili ai famosi mattoncini Lego.
Per produrli, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica di stampa 3D chiamata laser powder bed fusion, riuscendo a fondere la polvere senza aggiungere sostanze leganti. Il procedimento prevede che la polvere venga distribuita su una superficie piana e successivamente colpita da un laser, che la riscalda attraverso un processo noto come sinterizzazione. Grazie al calore, le particelle si compattano e si legano tra loro, formando un blocco solido senza necessariamente arrivare a fondersi completamente.
Per gli esperimenti è stato utilizzato il Lunar Highlands Regolith Simulant (Lhs-1), un materiale disponibile in commercio, sviluppato per riprodurre le caratteristiche dei campioni raccolti durante le missioni Apollo.
Il team ha ottenuto così blocchi larghi qualche centimetro, alcuni a forma di croce e altri a forma di lettera H. Le due geometrie possono essere incastrate tra loro, proprio come i mattoncini Lego, per costruire strutture più grandi.
Il punto debole di questa tecnica è tuttavia che i blocchi realizzati esclusivamente con il simulante della regolite risultano più porosi e strutturalmente più deboli rispetto a quelli stampati utilizzando sostanze leganti. I ricercatori hanno dimostrato che le strutture ottenute possono autosostenersi, ma non è ancora chiaro se siano in grado di sopportare ulteriori carichi. Un limite che rende necessari altri studi per ottimizzare le prestazioni meccaniche dei blocchi ottenuti affinché possano risultare concretamente utili per la realizzazione di futuri insediamenti lunari.
Altrettanto importante sarà comprendere il funzionamento di questo processo in condizioni di microgravità e nel vuoto, ovvero negli ambienti che caratterizzano la superficie lunare.
Immagine in evidenza: i blocchi in stile Lego realizzati esclusivamente con il simulante della regolite e ottenuti dall’Università dell’Arkansas. Crediti: Cole McCallum
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