Resumo:
Uma equipe de pesquisa da Universidade de Arkansas, nos Estados Unidos, demonstrou recentemente um importante avanço tecnológico para o futuro assentamento lunar. Os pesquisadores usaram com sucesso o solo lunar simulado para criar diretamente módulos de construção semelhantes a blocos de construção que podem ser unidos sem adicionar ligantes adicionais ou outros materiais. Isto significa que, ao construir bases na Lua no futuro, os astronautas poderão fazer uso extensivo dos recursos locais e reduzir a necessidade de transportar materiais de construção da Terra.
Os pesquisadores comparam a ideia à construção de modelos gigantes de Lego. A diferença é que os materiais de construção não são mais blocos de plástico, mas módulos interligados feitos de solo lunar que está espalhado pela superfície lunar. Esses módulos podem ser emendados e combinados em estruturas maiores, proporcionando novas possibilidades para a construção de bases lunares permanentes no futuro.
Esta pesquisa utilizou um material comercial simulado de solo lunar chamado LHS-1, que foi desenvolvido com base nas características de amostras lunares trazidas pela missão de pouso lunar Apollo. Ao contrário do solo da Terra, o solo lunar não contém matéria orgânica. Em vez disso, é composto de partículas pontiagudas formadas após bilhões de anos de asteróides, micrometeoritos e vários detritos espaciais impactando a lua.
Os resultados da pesquisa foram publicados na revista "NPJ Advanced Manufacturing". O primeiro autor do artigo é Cole McCallum, estudante de graduação da Universidade de Arkansas, e o autor correspondente é Wan Shou, professor assistente de engenharia mecânica.
Durante o experimento, a equipe usou uma tecnologia de impressão 3D chamada "fusão de leito de pó a laser". O processo começa colocando uma fina camada de pó sobre uma plataforma e depois usando uma fonte de luz de alta energia para aquecer áreas específicas, fazendo com que as partículas se liguem umas às outras por meio da sinterização. A plataforma é então baixada, uma nova camada de pó é colocada e o processo é repetido, construindo finalmente o objeto tridimensional, camada por camada.
As equipes de pesquisa já haviam conseguido a impressão 3D do solo lunar, mas isso geralmente exigia a adição de ligantes adicionais para aumentar a resistência estrutural. No entanto, se estes materiais forem utilizados para a construção lunar no futuro, ainda precisarão de ser transportados da Terra, aumentando o custo e a complexidade da missão.
Desta vez, a equipe da Universidade de Arkansas demonstrou pela primeira vez que o solo lunar simulado pode ser sinterizado diretamente em módulos de construção reconfiguráveis sem usar quaisquer ligantes, contando apenas com uma fonte de luz de potência relativamente baixa. Como explicam os investigadores, as partículas do solo lunar são auto-ligadas, em vez de dependerem de materiais externos para completar as ligações.
O tamanho dos módulos produzidos no experimento é de cerca de vários centímetros, e os formatos incluem estruturas em forma de cruz e em forma de “H”. Esses módulos podem se encaixar como blocos de Lego para formar um sistema de construção maior.
No entanto, os investigadores também salientaram que esta tecnologia ainda está a alguma distância de ser realmente utilizada na engenharia lunar. Os resultados dos testes mostram que a porosidade interna dos módulos feitos de solo lunar simulado puro é alta e a resistência estrutural ainda é mais fraca do que produtos similares feitos com ligantes.
McCallum disse que a estrutura atualmente fabricada já é autoportante, mas nesta fase não há garantia de que será capaz de suportar cargas maiores, por isso ainda não é adequada para uso direto como material de construção resistente.
Além disso, a equipe precisa verificar ainda mais o desempenho desta tecnologia em um ambiente lunar real. Os pesquisadores apontaram que as condições de baixa gravidade e vácuo da Lua podem ter um impacto no processo de impressão, portanto, mais experimentos são necessários para compreender a viabilidade da tecnologia em ambientes reais da superfície lunar. Ao mesmo tempo, a equipa de investigação também planeia melhorar as propriedades do material para aumentar a sua resistência mecânica e durabilidade.
Apesar disso, o professor Shouwan continua otimista quanto ao futuro da tecnologia. Ele acredita que este método de fabricação que não requer materiais adicionais deverá se tornar uma importante tecnologia básica para a construção de assentamentos de longo prazo na Lua no futuro, fornecendo soluções eficientes para a produção de componentes de construção e infraestrutura na Lua.
Para o primeiro autor McCallum, este estudo também se tornou um importante ponto de partida para sua carreira de pesquisa científica. Natural de Little Rock, Arkansas, EUA, ingressou no laboratório para participar de pesquisas científicas ainda na graduação e foi incentivado por seus professores a realizar pesquisas aprofundadas sobre manufatura aditiva.
Em maio deste ano, McCallum formou-se com dupla especialização em engenharia mecânica e física e ganhou a primeira "Bolsa Lafayette". Este programa foi criado para comemorar o 250º aniversário da fundação dos Estados Unidos. Apenas 30 alunos foram selecionados entre mais de 3.400 candidatos para cursar mestrado na França.
Atualmente, ele estuda engenharia aeroespacial na Ecole Supérieure de l'Aerospace em Toulouse, França. Embora sua direção de pesquisa tenha mudado da fabricação aditiva para o campo aeroespacial, ele disse que sua experiência na participação no projeto do módulo de construção do solo lunar o ajudou a acumular experiência em pesquisa científica antecipadamente e também o deixou mais calmo ao enfrentar falhas experimentais e desafios de pesquisa.
A equipe de pesquisa acredita que à medida que o processo de fabricação e o desempenho dos materiais são melhorados, espera-se que a ideia de usar recursos locais na Lua para produzir diretamente componentes de construção passe do laboratório para a realidade, abrindo caminho para que os humanos estabeleçam uma base lunar permanente no futuro.
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