Stampa 3D per costruire direttamente nello spazio: il nuovo progetto dell’ESA

Durante tutto il 2021, l’Agenzia spaziale europea (ESA) ha sostenuto con il suo programma Discovery diversi progetti impegnati nello sviluppo di tecnologie per la produzione fuori dalla Terra. La campagna OSIP (Open Space Innovation Platform) ha raccolto le migliori idee di tecnologie che potrebbero consentire la costruzione in loco, la produzione e la manutenzione di infrastrutture e hardware utili a sostenere l’esplorazione umana a lungo termine di un corpo planetario. Da questa iniziativa sono stati selezionati ben 23 progetti innovativi, alcuni dei quali sono stati presentati in novembre durante l’Off-Earth Manufacturing Symposium dell’ESA. La stampa 3D è considerata dagli studiosi il mezzo più utile per poter costruire direttamente nello spazio.

Jan Wörner, ex direttore generale dell’Agenzia spaziale europea ha dato il via al progetto e aveva una visione audace riguardo all’esplorazione dello spazio, basata sull’intenzione di costruire una stazione base permanente sulla Luna per diversi stati del mondo. Questa nuova visione di “villaggio lunare”, rappresenterebbe un passo enorme nell’esplorazione dello spazio.

Costruire in loco: un’esigenza che la stampa 3D può soddisfare

ESA e NASA hanno pianificato il ritorno dell’umanità sulla Luna nel 2024 e, questa volta, con l’intenzione di restarci. Per le missioni spaziali a lungo termine, però, gli astronauti avrebbero bisogno di infrastrutture per vivere, lavorare, muoversi, comunicare con la Terra e produrre ossigeno e acqua, vitali per la sopravvivenza. Portarle dalla Terra sarebbe proibitivo, ecco perché è importante capire come costruire sul posto infrastrutture che soddisfino esigenze come: proteggere gli equipaggi e le attrezzature dalle radiazioni, fornire cibo e acqua, generare elettricità.

In particolare, molte delle proposte presentate durante l’Off-Earth Manufacturing Symposium dell’ESA si basano sull’utilizzo della produzione additiva per le costruzioni nello spazio e sullo studio dei materiali che potrebbero essere utilizzati per stampare in 3D in loco. Oltre alla straordinaria innovazione delle proposte, l’aspetto interessante è stato la presentazione di tecnologie e processi di stampa 3D differenti.

EPFL, in collaborazione con Metalysis, ha presentato uno studio sulla lavorazione della regolite lunare ridotta tramite impianti Laser Powder Bed Fusion (LPBF) su larga scala. Jens Günster del BAM, l’Istituto Federale Tedesco per la Ricerca e le Prove sui Materiali, ha invece mostrato uno studio sulla sinterizzazione laser di grandi aree di regolite.

Miranda Fateri dell’Università di Aalen, ha discusso uno studio intitolato Fused Layer Deposition of Regolith, presentando le caratteristiche e le parti di una stampante 3D ad estrusione di regolite, il processo stesso di fusione del materiale e l’attrezzatura necessaria. L’Università di Trieste ha presentato la ricerca Off-Earth manufacturing through self-growing 3D printer: il team di ricercatori ha illustrato la possibilità di creare una macchina capace di auto-espandersi stampando in 3D le sue stesse parti, utilizzando fibre vegetali come materiale di stampa.

Yuanyuan Chen dell’Athlone Instistute of Technology ha studiato la produzione in loco di cellulosa per l’uso in sistemi idroponici da rifiuti organici su una base lunare. Lo studio prevede l’utilizzo della cellulosa come materiale per la stampa 3D per la produzione di contenitori per piante. Infine, Antonella Sgambati (OHB System AG), Christoph Hofstetter (Lithoz) e György Attila Harakály (Incus) hanno presentato i risultati di un progetto di ricerca sull’adattamento della produzione ceramica basata sulla litografia (LCM) per elaborare la regolite lunare (LUPIN) insieme ad un nuovo processo di fabbricazione litografica del metallo (LMM) per produrre parti altamente accurate da polvere riciclata da rottami metallici sulla Luna.

Gli studi sono tutti interessanti e promettenti. Seguiremo da vicino gli sviluppi del progetto Discovery e delle sue applicazioni. Per visionare tutte le presentazioni rimandiamo al sito ufficiale.

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Crediti foto copertina: ESA