Drukowanie cegieł z pyłu księżycowego przy wykorzystaniu ciepła Słońca
Z symulowanego pyłu księżycowego przy wykorzystaniu skupionego promieniowania słonecznego naukowcom ESA udało się wydrukować trójwymiarowe cegły – dowiedli tym samym, że przyszli koloniści księżycowi będą w stanie wykorzystać tę technikę do budowania osad na Księżycu.
„Wzięliśmy symulowaną materię księżycową i wypiekliśmy ją w piecu słonecznym”, tłumaczy Advenit Makaya, inżynier materiałowy nadzorujący projekt realizowany dla ESA.
„Na stole drukarki 3D wypiekaliśmy kolejne warstwy pyłu księżycowego o grubości 0,1 mm w temperaturze 1000°C. Czas stworzenia cegły budowlanej o rozmiarach 20 x 10 x 3 cm wynosi około pięciu godzin”.
Access the video
Za surowiec w trakcie testów posłużył komercyjnie dostępny symulowany pył księżycowy wykonany z ziemskiej materii wulkanicznej przetworzonej tak, aby odtwarzać skład i rozmiary ziaren prawdziwego pyłu księżycowego.
Piec słoneczny znajdujący się w budynku Niemieckiej Agencji Kosmicznej (DLR) w Kolonii posiada dwa tryby pracy. W trybie podstawowym 147 zakrzywionych luster skupia promieniowanie słoneczne w gorący strumień zdolny stopić ziarna pyłu w jedną całość. Gdy zaś pogoda w północnej Europie nie wykazuje chęci współpracy, Słońce jest symulowane przez sieć lamp ksenonowych, jakie zazwyczaj znajdują się w projektorach kinowych.
Powstałe w ten sposób cegły mają wytrzymałość porównywalną z gipsem. Aktualnie planowane są szczegółowe testy mechaniczne takich cegieł.
„Niektóre cegły charakteryzują się zakrzywieniem w pobliżu krawędzi – dodaje Advenit – ponieważ na krawędziach temperatura spada znacznie szybciej niż w środku. Aktualnie sprawdzamy, jak poradzić sobie z tym efektem. Być może chwilowe przyspieszanie prędkości drukowania spowoduje mniejszą akumulację ciepła wewnątrz cegieł”.
„Jednak jak na razie projekt to tylko wykazanie słuszności koncepcji, że taka metoda budownictwa księżycowego jest faktycznie wykonalna”.
Po zakończeniu badań realizowanych w ramach Programu GSTP w ESA następny projekt – RegoLight – będzie wspierany w ramach europejskiego programu Horyzont 2020.
Advenit dodaje: „Nasza demonstracja odbyła się w standardowych warunkach atmosferycznych, jednak w ramach RegoLight będziemy badać drukowanie cegieł w symulowanych warunkach księżycowych: w próżni i w ekstremalnie wysokiej temperaturze”.
Działania ESA są kontynuacją wcześniejszych księżycowych projektów drukowania w 3D, w których jednak niezbędna była sól wiążąca. Nowa technika wymaga tylko drukarki 3D oraz koncentratora słonecznego, które trzeba byłoby przetransportować na Księżyc.
Bezustanne eksperymenty stanowią element całej palety realizowanych przez ESA badań testujących technologie, które wykorzystają księżycowe zasoby do tworzenia infrastruktury i sprzętu.
Tommaso Ghidini, kierownik działu materiałów i obróbki w ESA zauważa: „W przypadku misji takiej jak budowanie bazy na powierzchni Księżyca wykorzystanie zasobów znajdujących się na miejscu będzie jednym z najważniejszych zadań. Nasze wyniki wskazują, że całkowicie samowystarczalne podejście jest możliwe”.
„Tutaj na Ziemi drukowanie budynków cywilnych przy wykorzystaniu zasilania słonecznego i lokalnych zasobów może wspierać szybkie tworzenie schronów ratunkowych po wystąpieniu katastrof naturalnych, co pozwoliłoby zrezygnować z długich, kosztownych i często niewydajnych łańcuchów dostaw”.
