Sulla Luna, nulla è facile da sostituire. Ogni utensile, pezzo di ricambio e componente strutturale deve essere lanciato dalla Terra, con costi estremamente elevati. La soluzione, secondo i ricercatori della Ohio State University, potrebbe nascondersi nella polvere sotto gli stivali degli astronauti.
Questa polvere ha un nome: regolite lunare, uno strato di roccia frammentata accumulatosi nel corso di miliardi di anni di impatti meteorici. È abbondante e non tossica, il che la rende una candidata ideale per la produzione in situ. Quando ogni chilogrammo lanciato dalla Terra costa una fortuna, costruire con materiali disponibili localmente smette di essere un’idea interessante e diventa una necessità.
La domanda successiva è: come lavorare la regolite? Diverse tecniche di produzione additiva sono già state testate con simulanti di regolite lunare, ma la maggior parte presenta delle limitazioni. La fusione laser a letto di polvere, ad esempio, richiede grandi piatti di polvere, mentre il Binder Jetting necessita di leganti chimici. Quando però la fabbrica deve adattarsi all’interno di un veicolo spaziale, tutto ciò diventa rapidamente impraticabile.
La deposizione a energia diretta laser (LDED) offre una possibile soluzione. Questa alimenta la regolite direttamente in un bagno di fusione laser, comportandosi più come un saldatore robotico che come una stampante 3D tradizionale. Questa distinzione è importante. La LDED può costruire su superfici esistenti e riparare strutture danneggiate sul posto, non solo fabbricare nuovi pezzi all’interno di una camera confinata. In una base lunare, dove un componente incrinato potrebbe avere conseguenze catastrofiche, questa capacità non è un dettaglio da tralasciare.
Lo studio, pubblicato su Acta Astronautica, ha messo alla prova la LDED con LHS-1, un simulante di regolite degli altopiani lunari. I ricercatori hanno testato diverse atmosfere, potenze laser e velocità di scansione per comprendere come ciascuna variabile influisse su adesione, porosità e microstruttura.
Una scoperta significativa è stata una trasformazione di fase. Nelle giuste condizioni, la regolite si è convertita in mullite, una ceramica nota per la sua stabilità termica e resistenza meccanica. Queste sono esattamente le proprietà che si desiderano per qualsiasi struttura destinata a sopravvivere sulla Luna. La finestra per ottenerle, però, è ristretta: un laser da 64 W a 6 mm/s ha prodotto i risultati più stabili. Anche il substrato di stampa conta. I substrati ceramici in allumino-silicato hanno garantito un’adesione forte tra gli strati, mentre l’acciaio inossidabile e il vetro hanno ceduto durante il raffreddamento. La precisione, a quanto pare, è tutto.
Niente di tutto ciò è ancora pronto per la Luna. La ricerca è ancora su scala di laboratorio. I risultati, però, contribuiscono allo sviluppo di sistemi produttivi progettati per ambienti estremi e con risorse limitate.
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*Crediti per tutte le foto: NASA
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