Desde que los humanos pisaron la Luna por primera vez en la década de 1960, el objetivo a largo plazo ha sido establecer una base permanente en nuestro compañero celestial. Para hacerlo posible, los investigadores han estado buscando formas sostenibles de vivir más allá de la Tierra, idealmente utilizando cualquier recurso que ya esté disponible, como la extracción de hielo de agua de la superficie lunar.
Ahora, los científicos de la Universidad Estatal de Ohio han dado un paso hacia la construcción de estructuras duraderas a partir de polvo lunar artificial. Al fundir suelo lunar simulado con un método especializado de impresión láser 3D, crearon componentes pequeños pero extremadamente resistentes al calor. En el futuro, se podrían utilizar materiales similares para producir edificios y herramientas directamente en la Luna, reduciendo la necesidad de transportar suministros pesados desde la Tierra y haciendo que las misiones sean más económicas.
En su estudio, publicado en Acta Astronautica, el equipo probó el material en una variedad de condiciones ambientales para ver cómo podría funcionar en el espacio. El objetivo es brindar a los astronautas tecnologías que sean flexibles, confiables y eficientes en entornos lunares impredecibles.
Uso de recursos espaciales para construir estaciones permanentes
Si los humanos quieren establecer un campamento en la Luna, tiene mucho más sentido construir con materiales locales en lugar de enviar todo desde la Tierra. Pero desarrollar tecnología de utilización de recursos in situ (ISRU) para misiones espaciales a largo plazo no es fácil. Los sistemas deben diseñarse en la Tierra para resistir condiciones espaciales extremas, incluido el vacío, el polvo abrasivo y los cambios dramáticos de temperatura.
“Hay condiciones que ocurren en el espacio que son realmente difíciles de emular en un simulador”, dijo la autora principal del estudio, Sarah Wolff, profesora asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad Estatal de Ohio, en un comunicado de prensa. “Puede que funcione en el laboratorio, pero en un entorno con recursos escasos, hay que probarlo todo para maximizar la flexibilidad de una máquina para diferentes escenarios”.
Es por eso que los investigadores están desarrollando sistemas de fabricación aditiva diseñados para minimizar la necesidad de materiales y equipos terrestres. Cuantos menos astronautas dependan de las misiones de reabastecimiento, más flexibles y eficientes pueden llegar a ser las operaciones lunares.
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Impresión 3D con polvo lunar simulado
El equipo del estado de Ohio se centró en incorporar polvo lunar, o más bien un sustituto sintético conocido como simulante de regolito lunar, en futuros procesos de construcción. Este material artificial imita el suelo de las tierras altas llenas de cráteres de la luna, que son ricas en roca basáltica oscura.
Los investigadores fundieron el simulante con un láser y lo imprimieron en capas sobre varios materiales base para ver qué combinaciones funcionaban mejor. El acero inoxidable y el vidrio no obtuvieron resultados particularmente buenos. Sin embargo, un sustrato cerámico de silicato de alúmina mostró la adhesión más fuerte.
También probaron factores ambientales, como la concentración de oxígeno, la potencia del láser y la velocidad de impresión. Todas estas variables influyeron en la durabilidad y estabilidad de la estructura final.
“Al combinar diferentes materias primas, como metal y cerámica, en el proceso de impresión, descubrimos que el material final es realmente sensible al medio ambiente”, dijo en el comunicado el autor principal del estudio, Sizhe Xu, investigador asociado en ingeniería de sistemas industriales en la Universidad Estatal de Ohio. “Los diferentes entornos dan lugar a diferentes propiedades, que afectan directamente a la resistencia mecánica y a la resistencia al choque térmico de determinados componentes”.
Beneficios en la Tierra
Si bien los resultados son prometedores, se necesitan más pruebas para comprender cómo funcionaría la tecnología en condiciones lunares reales. El equipo también propuso explorar la recolección de energía solar como una posible alternativa a la electricidad para impulsar el proceso de impresión.
“Hay tantas aplicaciones en las que estamos trabajando con nueva información, las posibilidades son infinitas”, dijo Xu.
Más allá de la exploración espacial, la investigación podría tener beneficios prácticos más cerca de casa. Desarrollar métodos de fabricación que dependan de materiales locales en lugar de cadenas de suministro extensas podría ayudar a abordar la escasez de recursos y mejorar la sostenibilidad en la Tierra.
“Si podemos fabricar con éxito cosas en el espacio utilizando muy pocos recursos, eso significa que también podemos lograr una mayor sostenibilidad en la Tierra”, afirmó Wolff. “Con ese fin, mejorar la flexibilidad de la máquina para diferentes escenarios es un objetivo por el que estamos trabajando muy duro”.
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