I ricercatori dell'UCF creano mattoni di regolite lunare che potrebbero essere utilizzati per costruire il campo base di Artemis

Oct 06, 2023

Nell’ambito del programma Artemis della NASA per stabilire una presenza a lungo termine sulla Luna, l’obiettivo è costruire un campo base Artemis che includa una moderna cabina lunare, un rover e una casa mobile. Questo habitat fisso potrebbe potenzialmente essere costruito con mattoni fatti di regolite lunare e acqua salata, grazie a una recente scoperta di un team di ricercatori dell’UCF.

Il professore associato Ranajay Ghosh del Dipartimento di ingegneria meccanica e aerospaziale dell’UCF e il suo gruppo di ricerca hanno scoperto che i mattoni di regolite lunare stampati in 3D possono resistere agli ambienti estremi dello spazio e sono un buon candidato per progetti di costruzione cosmica. La regolite lunare è la polvere sciolta, le rocce e i materiali che ricoprono la superficie lunare.

I risultati dei loro esperimenti sono dettagliati in un recente numero di Ceramics International e sono stati anche presentati sulla rivista New Scientist prima della pubblicazione.

"È sempre un onore poter pubblicare il nostro lavoro su una rivista prestigiosa come Ceramics International, e siamo molto lieti che New Scientist abbia scelto la nostra ricerca per pubblicarla sulla loro rivista", afferma Ghosh. "Considerando il posto speciale dell'UCF come università che offre sovvenzioni spaziali, ci sentiamo privilegiati di contribuire alla grande tradizione della conoscenza scientifica."

Per creare i mattoni, il team di Ghosh nel laboratorio Complex Structures and Mechanics of Solids (COSMOS) ha utilizzato una combinazione di stampa 3D e tecnologia a getto di legante (BJT), un metodo di produzione additiva che forza un agente legante liquido su un letto di polvere. Negli esperimenti di Ghosh, l'agente legante era acqua salata e la polvere era regolite prodotta dall'Exolith Lab della UCF.

"Il BJT è particolarmente adatto per materiali simili alla ceramica difficili da sciogliere con il laser", afferma Ghosh. “Pertanto, ha un grande potenziale per la produzione extraterrestre basata sulla regolite in modo sostenibile per produrre parti, componenti e strutture di costruzione”.

Il processo BJT ha prodotto mattoni cilindrici deboli chiamati parti verdi che sono stati poi cotti ad alte temperature per produrre una struttura più forte. I mattoni cotti a temperature più basse si sbriciolavano, ma quelli esposti a un calore fino a 1200 gradi Celsius erano in grado di resistere a una pressione fino a 250 milioni di volte superiore a quella dell'atmosfera terrestre.

Ghosh afferma che il lavoro apre la strada all’uso del BJT nella costruzione di materiali e strutture nello spazio. Le loro scoperte dimostrano anche che le strutture extra-mondo possono essere costruite utilizzando risorse trovate nello spazio, il che può ridurre drasticamente la necessità di trasportare materiali da costruzione per missioni come Artemis.

"Questa ricerca contribuisce al dibattito in corso nella comunità dell'esplorazione spaziale sulla ricerca dell'equilibrio tra l'utilizzo delle risorse extraterrestri in situ e il materiale trasportato dalla Terra", afferma Ghosh. "Più sviluppiamo tecniche che utilizzano l'abbondanza di regolite, maggiore sarà la capacità che avremo di stabilire ed espandere campi base sulla Luna, su Marte e su altri pianeti in futuro."

Il primo autore dell'articolo è Peter Warren, assistente di ricerca laureato di Ghosh. I coautori includono il dottorando in ingegneria meccanica Nandhini Raju, alunno di ingegneria meccanicaHossein Ebrahimi '21PhD, il dottorando in ingegneria meccanica Milos Krsmanovic e i professori di ingegneria aerospaziale Seetha Raghavan e Jayanta Kapat.

Titolo dello studio: Effetto della temperatura di sinterizzazione sulla microstruttura e sulle proprietà meccaniche della regolite marziana e lunare modellata

Ghosh è entrato a far parte dell'UCF nel 2016 come professore assistente presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale ed è ricercatore presso il Centro per le turbomacchine avanzate e la ricerca energetica del MAE. Gestisce il Laboratorio di Strutture Complesse e Meccanica dei Solidi, meglio conosciuto come Laboratorio COSMOS, dove lui e il suo team fabbricano e progettano nuovi materiali con l'aiuto di modelli ed esperimenti computerizzati. Ha conseguito il dottorato in ingegneria meccanica e aerospaziale presso la Cornell University nel 2010 ed ha ricevuto il CAREER Award della National Science Foundation degli Stati Uniti.