Una base Lunare permanente e la Stampa 3D, cosa portare dalla Terra e cosa stampare direttamente sulla Luna?

(Credit ESA/Foster + Partners)

NEWS SPAZIO :- Il prossimo passo dell'esplorazione spaziale umana è visitare la Luna, tornarvi e realizzare una base permanente. Vediamo molto fermento un po' ovunque.

Ciò che avevamo visto da bambini nei film di fantascienza sembra che stia per avverarsi, tornare sulla Luna per restarci.

Ma spesso l'evoluzione delle tecnologie segue strade fantasiose al di là di ogni precedente previsione.

Pensate alla potente tecnologia della stampa 3D. Ha enormi potenzialità in campo spaziale.

Una delle domande più importanti che porta con sé è: cosa conviene portare dalla Terra e cosa invece conviene stampare direttamente sulla Luna?

Tutte le maggiori agenzie spaziali stanno portando aventi studi, ricerche e concept su di una prossima base Lunare. Tra queste anche l'ESA che ha messo in campo varie iniziative.

Tra queste uno studio supportato dallo ESA Discovery And Preparation ha recentemente investigato come tale tecnologia potrebbe aiutare per la costruzione, l'espansione e la manutenzione di una base Lunare.

Vivere sulla Luna non ci dirà solamente informazioni sull'ambiente Lunare. Ci aiuterà anche  a sviluppare nuovi importanti Asset, tra cui valutare gli impatti del vivere nello spazio, e produrre esperimenti in condizioni differenti dalla Terra e dall'orbita Terrestre. Aprirebbe la strada per nuovi concept relativamente allo sfruttamento delle risorse del nostro satellite naturale, un nuovo turismo spaziale, stazioni di rifornimento per veicoli spaziali, ecc. ecc. Sarebbe un passo importante per compiere balzi più grandi ed avventurarci nel sistema solare.

Ma tutto ciò non significa che una colonia Lunare debba essere in tutto e per tutto dipendente dai rifornimenti della Terra. Ecco che entra in gioco questa tecnologia che come abbiamo già detto in precedenza offre enormi potenzialità. E posso testimoniarlo direttamente. Tempo fa ho comprato una piccola stampante 3D e sono riuscito a fare cose per me sensazionali, che da moto tempo avevo parcheggiato in qualche parte del "vorrei...".

Uno degli aspetti chiave di ogni presenza sostenibile a lungo termine nello spazio sarà proprio la capacità di essere il più possibile indipendente dalla madre Terra

(SHEE Consortium, British Antarctic Survey, RegoLight Consortium)

Ed un importante contributo in questa direzione potrebbe arrivare proprio dalla tecnologia della stampa 3D (Additive Manufacturing). Obiettivo sperato sarebbe quello di arrivare a realizzare in-situ ogni struttura, equipaggiamento e parti di ricambio, tutte stampate in 3D.

Un ottimo materiale Lunare per costruzioni è proprio la regolite e potrebbe essere un perfetto candidato per essere utilizzato come input del processo di stampa 3D.

Ma, per quella che è la tecnologia ad oggi, non tutte le strutture possono essere stampate in 3D e non tutti i processi di stampa 3D possono essere utilizzati.

Mentre precedenti studi per l'utilizzo della stampa 3D per una base lunare erano dedicati a specifici elementi, per esempio le strutture abitative, questo nuovo studio ha preso in considerazione tutti gli aspetti della costruzione ed operatività di un avamposto sulla superficie Lunare. La ricerca ha esplorato come la stampa 3D potrebbe realisticamente essere utilizzata per raggiungere il sogno di vivere sulla Luna.

Advenit Makaya (ESA Advanced Manufacturing Engineer), responsabile del progetto: "La stampa 3D ha il potenziale di essere molto sostenibile, generando meno materiali di scarto, e fornendo la capacità di ottimizzare le geometrie, ed avendo come risultato strutture e strumenti più forti e più leggeri. Lo studio URBAN ha esaminato proprio questo, studiando i materiali necessari ad ogni fase di una base Lunare sostenibile, la sua costruzione, messa in opera e manutenzione, nonché il suo utilizzo per effettuare ricerche".

Ma la stampa 3D sulla Luna è in qualche modo più complicata di quella sulla Terra. La mancanza di atmosfera, la presenza di polvere lunare, i terremoti, i micrometeoriti, le temperature estreme e, più importante, la gravità ridotta, tutti questi fattori tipici di una ambiente Lunare, pongono problemi per il processo di stampa 3D.

Lo studio URBAN è stato guidato dall'azienda Tedesca OHB Systems con input da Sonaca Space, Liquifier System Group e COMEX. Sono stati studiati tutti i materiali disponibili e le tecniche di stampa 3D per creare una banca dati per individuare il modo più efficiente per produrre specifici oggetti e materiali utilizzando le risorse presenti sulla Luna.

Antonella Sgambati, che ha guidato il progetto per OHB, ha dichiarato: "Abbiamo identificato quattro processi di stampa 3D particolarmente promettenti per produrre gli oggetti necessari per costruire una base lunare permanente e sostenibile. Abbiamo iniziato eseguendo un sondaggio per scoprire quali oggetti sarebbero stati più vantaggiosi, prima di esaminare se le tecniche attuali di stampa 3D potessero essere usate per realizzare tali oggetti, ed in tal caso, quale tecnologia sarebbe stata la più efficace."

Uno degli obiettivi di questo studio è aiutare i decision maker a rispondere ad una delle domante più grandi nel dibattito sull'esplorazione Lunare, portare o stampare?

Le tecnologie di stampa 3D selezionate come più interessanti per l'esplorazione Lunare, per la loro versatilità, adeguatezza per essere utilizzate nello spazio e capacità di processare una vasta gamma di materiali sono:

(Credit Antonella Sgambati, OHB System AB)

Solar sintering

concentra la luce Solare per modellare il suolo Lunare in una varietà di oggetti, principalmente per infrastrutture, quali habitat, piattaforme di atterraggio e muri di protezione dalla polvere;

Electron Beam Additive Manufacturing

usa il vuoto per creare un fascio di elettroni che può essere usato per produrre parti metalliche di grandi dimensioni;

Fused filament fabrication

ha la possibilità di creare un'ampia gamma di materiali ed è già stata testata in condizioni di bassa gravità;

Lithography-based ceramic manufacturing

può utilizzare il suolo Lunare per creare oggetti ceramici di dimensioni molto precise

Questo studio ha portato ESA a lanciare una competizione che invitava i cittadini a dare una risposta a questa domanda: che cosa stamperesti in 3D sulla Luna per sentirti come a casa?

Sono arrivate più di un centinaio di risposte da tutto il mondo. Molte di queste  avevano la caratteristica comune di voler portare su di una base Lunare naura, hobby e memorie familiari.

La vincitrice della categoria under 18, Judith de Santiago, ha proposto un vaso con 12 lati che incorpora simboli della Terra.

La vincitrice della categoria adulti, Helen Schell, ha proposto un "magic moon garden" pieno di piante aromatiche e colorate che potrebbero essere stampate da plastica riciclata. Il giardino potrebbe anche trasformare l'anidride carbonica in ossigeno, proprio come una pianta vera.

Advenit: "[Questa] competizione ha portato il fattore umano, aiutandoci a vedere esattamente ciò di cui i [futuri] coloni Lunari avrebbero bisogno per connettersi con la Terra. Queste informazioni saranno inserite in studi futuri che speriamo possano basarsi sui risultati di URBAN".

Fonte dati, ESA.