L’impiego di risorse extraterrestri è uno dei temi più attuali della ricerca in ambito spaziale. Noto come Isru – In Situ Resources Utilization, comprende l’insieme delle tecnologie che permettono di trasformare materiali locali in elementi utili alle attività operative: componenti strutturali, materiali da costruzione, elementi per la protezione termica o radiante, fino ai consumabili necessari per la vita e il funzionamento degli avamposti. L’obiettivo è ridurre al massimo la dipendenza dai rifornimenti terrestri, limitare i costi di lancio e garantire maggiore autonomia alle missioni di lunga durata.
Un nuovo passo avanti verso l’uso di risorse in situ arriva da uno studio della Concordia University di Montreal, pubblicato su Composites Part B: Engineering, che analizza la possibilità di combinare regolite simulata e plastica riciclata della famiglia dei Pekk per produrre componenti stampati in 3D direttamente sulla Luna. Il modello proposto punta a ridurre drasticamente i costi logistici e il peso dei carichi utili spediti dalla Terra, trasformando i rifiuti plastici delle stazioni spaziali e la polvere lunare in risorse strutturali.
Il Pekk – Polieterechetonechetone – è un polimero termoplastico ad altissime prestazioni già impiegato nell’industria aerospaziale per la sua tolleranza agli sbalzi termici, resistenza chimica e robustezza meccanica. Gli studiosi del Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Industriale e Aerospaziale dell’ateneo canadese hanno polverizzato i residui polimerici a fine vita e li hanno miscelati con il simulante di regolite (Lunar Regolith Simulant). Il risultato è un filamento composito pronto per alimentare le stampanti 3D industriali.
Le prove in laboratorio mostrano che il composito mantiene le proprietà meccaniche della matrice originale, mostrando una decisa riduzione delle alterazioni termiche. Sebbene l’introduzione della regolite aumenti la porosità del Pekk – riducendone la resistenza – l’inclusione di questa frazione ceramica ne migliora la stabilità in fase di lavorazione. Durante i test di stampa 3D, il particolato ha infatti limitato il restringimento volumetrico e il warping, ovvero la distorsione strutturale causata dal brusco raffreddamento dei materiali. I campioni così ottenuti hanno mostrato anche buone capacità di assorbimento d’impatto e una tolleranza idonea a sopportare le condizioni critiche dell’ambiente lunare, dove le temperature oscillano tra i -130°C e i +120°C.
Per dimostrare la versatilità del composito e l’alto potenziale di riciclo di questo materiale, i ricercatori hanno realizzato una chiave a cricchetto (ratchet wrench), sul modello di quelle in dotazione alla Nasa, mescolando il Peek puro con il composito riciclato.
Chiave a cricchetto in stile Nasa prodotta in Pekk puro e in composito di Pekk riciclato/Lrs, a dimostrazione della riutilizzabilità del materiale e del potenziale di progettazione adattiva per una produzione sostenibile in ambiente lunare. Crediti: Farshad Malekpour e Mehdi Hojjati.
L’analisi ha confermato che l’integrazione della regolite migliora la stabilità dimensionale dell’utensile durante il trattamento termico di ricottura (annealing), poiché la fase ceramica rigida ostacola il rilassamento delle catene polimeriche. Questo processo convalida un modello in cui gli strumenti danneggiati o i supporti obsoleti possono essere triturati e rigenerati direttamente in loco all’interno di una filiera a circuito chiuso, senza gravare sulla catena di approvvigionamento da Terra, offrendo alle future colonie un ecosistema manifatturiero che si auto-sostiene, indipendente, sostenibile ed efficiente.
L’uso di risorse extraterrestri, la costruzione mediante stampa 3D, i sistemi energetici e la robotica autonoma sono stati anche al centro del dibattito svoltosi lo scorso 2 ottobre a Olbia in occasione della sesta tappa di “Spazio Italia 2.0 – Stati Generali della Space Economy”. L’incontro ha riunito i rappresentanti delle istituzioni, del comparto industriale nazionale, dell’università e dei centri di ricerca insieme ai delegati dell’Agenzia Spaziale Italiana e dell’Esa.
Durante l’evento è stato fatto il punto sulle tecnologie italiane dedicate allo sfruttamento delle risorse in situ. Tra i progetti principali emerge Oracle (Oxygen Retrieval Asset for Carbothermal Lunar Extraction), un sistema sviluppato per l’estrazione di ossigeno dalla regolite lunare, il cui lancio operativo è attualmente pianificato per settembre 2029.
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L’immagine in alto, generata con AI, vuole rendere l’idea del composito creato miscelando Pekk e regolite.
