Base lunare in 3D

ESA testa la stampa in 3D per costruire una base lunare con l’aiuto di una tecnologia italiana

1 Febbraio 2013

La costruzione di una futura base lunare potrebbe essere resa più facile dall’impiego di una stampante 3D che permette di costruirla con materiali locali. I partner industriali, compresi gli architetti di fama Foster+Partners, si sono uniti all'ESA per provare la fattibilità della stampa 3D utilizzando il suolo lunare.

"La tecnologia di stampa in 3D ha prodotto sulla Terra intere strutture" ha detto Laurent Pambaguian, che dirige il progetto per ESA.

"Il nostro team industriale ha indagato per vedere se poteva allo stesso modo essere impiegata per costruire un habitat lunare".

Foster+Partners hanno ideato un sostegno a 'catenaria' per la cupola con un muro strutturato a cellule per ripararlo da micro meteoriti e radiazioni spaziali, e che incorpora un gonfiabile pressurizzato dove gli astronauti possono ripararsi.

Una struttura cava a cellule chiuse – che rammenta le ossa degli uccelli – fornisce una buona combinazione di forza e di peso.

Il disegno della base è stato a sua volta dettato dalle proprietà del suolo lunare stampato in 3D, con un edificio da 1.5tonnellate prodotto come dimostrazione.

Blocco da 1,5 tonnellate

"La stampa in 3D offre un potenziale metodo per facilitare l’insediamento lunare con una logistica ridotta da Terra" ha aggiunto Scott Hovland del Direttorato ESA dei Voli Abitati e delle Operazioni.

"Le nuove possibilità che questo lavoro schiude possono essere considerate dalle agenzie spaziali internazionali come parte dell’attuale sviluppo di una comune strategia di esplorazione." 

Costruzione della base multi-cupola

"Di norma, siamo abituati a progettare per climi estremi sulla Terra ed a sfruttare i benefici ambientali dell'utilizzare materiali locali sostenibili", ha osservato Xavier De Kestelier della Foster+Partners Specialist Modelling Group. "La nostra installazione lunare segue una logica simile."

La britannica Monolite UK ha fornito la stampante D-Shape TM, con una serie di ugelli mobili per la stampa su una struttura di 6mt per spruzzare una soluzione amalgamante su un materiale da costruzione simile alla sabbia. 

Stampante D-Shape

Le stampe 3D sono costruite un livello alla volta – la società normalmente utilizza le proprie stampanti per creare sculture e sta lavorando a barriere coralline artificiali per aiutare a preservare le spiagge dalle grosse ondate marine.

"Prima dobbiamo mescolare il materiale lunare simulato con l'ossido di magnesio, questo si trasforma in 'carta' che possiamo utilizzare per la stampa" ha spiegato il fondatore di Monolite, Enrico Dini.

"Poi, per il nostro 'inchiostro' strutturale applichiamo un amalgama salino che converte i materiali in un qualcosa di solido duro come un roccia."

"La nostra attuale stampante lavora alla velocità di circa 2mt di costruzione all’ora, mentre nel progetto di prossima generazione dovrebbe raggiungere i 3.5mt per ora, completando un intero edificio in una settimana."

Progetto di base lunare in 3D

L'azienda italiana di ricerca spaziale Alta Spa ha lavorato con ingegneri della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa per adattare le tecniche di stampa 3D ad una missione lunare ed assicurando il processo di controllo qualità. L'effetto di lavorare nel vuoto dello spazio è stato inoltre preso in considerazione.

"Il processo è basato sull'applicazione di liquidi , ma, naturalmente, i liquidi non protetti evaporano nel vuoto" ha detto Giovanni Cesaretti di Alta.

"Abbiamo quindi inserito l'ugello della stampante 3D sotto allo strato di regolite. Abbiamo scoperto che l'applicazione di gocce della scala di 2mm rimanevano intrappolate dalle forze di capillarità del suolo, il che significa che il processo di stampa può sicuramente funzionare nel vuoto".

La regolite lunare artificiale è prodotta da società specializzate per test scientifici, ed è normalmente venduta al chilogrammo. Ma il team ne ha richieste parecchie tonnellate per il proprio lavoro.

"Un altro risultato utile, è che abbiamo scoperto una fonte europea di regolite lunare artificiale" ha aggiunto Enrico Dini.

"La roccia basaltica proveniente dal centro del vulcano del lago di Bolsena, nell'Italia centrale, pare abbia una rassomiglianza al 99.8% con il suolo lunare."

"Questo progetto si è avverato attraverso il Programma di Studi Generali dell'ESA, che è solito guardare a nuovi temi", ha commentato Laurent.

"Abbiamo confermato il concetto di base, e poi abbiamo messo insieme un team capace di fare il lavoro successivo."

Polo sud lunare

Fattori come il controllo della polvere lunare – pericoloso, se inalato – ed il controllo termico richiedono ulteriori studi.

La stampa in 3d funziona meglio a temperatura ambiente ma le temperature lunari variano notevolmente attraverso giorni e notti che durano due settimane.

Per un potenziale insediamento, i poli lunari offrono una scala di temperature più moderate.

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