Ako ljudi na Mjesecu žele ostati dulje od kratkog boravka, ključna stvar nije samo kako doći tamo, nego kako ondje graditi. Svaki kilogram tereta koji se šalje sa Zemlje skup je i logistički zahtjevan, pa se dugoročni planovi, uključujući NASA-in program Artemis, sve više svode na jedno praktično pitanje: što se može proizvesti od materijala koji već postoji na površini. Nova studija nudi konkretan smjer. Istraživači su pokazali da se simulirani mjesečev regolit laserskim 3D ispisom može pretvoriti u male, vrlo izdržljive strukture otporne na toplinu.
U laboratoriju su koristili sintetičku verziju mjesečeve prašine, takozvani regolitni simulant, koji su posebnim postupkom talili laserom i slagali u slojeve, a zatim ih spajali s podlogom. U scenariju primjene na Mjesecu, takav bi pristup mogao omogućiti izradu čvrstih i netoksičnih dijelova postaja, zaštitnih elemenata i alata, upravo onih komponenti bez kojih nema stabilne, dugotrajne prisutnosti posade.
Podloga odlučuje hoće li uspjeti
Najzanimljiviji dio rezultata nije sama činjenica da se od regolita može dobiti čvrst materijal, nego koliko konačna kvaliteta ovisi o uvjetima izrade. Sizhe Xu, glavni autor rada i istraživač na Sveučilištu Ohio State, kaže da su, kombinirajući različite “ulazne” materijale poput metala i keramike u procesu ispisa, vidjeli koliko je završni proizvod osjetljiv na okolinu. “Različita okruženja daju različita svojstva, koja izravno utječu na mehaničku čvrstoću i otpornost na toplinski šok pojedinih komponenti”, rekao je Xu.
Tim je radio sa simulantom LHS-1, osmišljenim da oponaša regolit iz mjesečevih visoravni, područja prepunog kratera i tamnih bazaltnih stijena. Testovi su pokazali da je ispis na nehrđajućem čeliku i staklu bio problematičan, dok se materijal znatno bolje vezao za aluminij-silikatnu keramiku. Objašnjenje koje nude oslanja se na kristalne strukture koje se u tom spoju lakše formiraju, a upravo one mogu povećati toplinsku stabilnost i mehaničku čvrstoću.
U svemiru ništa nije “laboratorijski”
Sarah Wolff, suautorica studije i docentica strojarstva te zrakoplovnog i svemirskog inženjerstva na istom sveučilištu, upozorava da podloga nije jedina varijabla. Na stabilnost utječu i količina kisika u atmosferi, snaga lasera te brzina ispisa. “Postoje uvjeti u svemiru koje je jako teško vjerno oponašati simulantom”, rekla je Wolff. “Možda radi u laboratoriju, ali u okruženju s malo resursa morate pokušati sve kako biste iz stroja izvukli što veću fleksibilnost za različite scenarije.”
Upravo tu se otvara širi kontekst gradnje izvan Zemlje. Sustavi koji se oslanjaju na lokalne resurse, poznati kao ISRU (in-situ korištenje resursa), moraju funkcionirati u vakuumu, u prisutnosti fine i abrazivne prašine te uz velike temperaturne oscilacije. Istodobno moraju biti dovoljno pouzdani da ih posada može koristiti bez stalnog dotoka rezervnih dijelova i materijala. Zbog toga aditivna proizvodnja, uključujući 3D ispis, postaje jedna od ključnih tehnologija za Mjesec i Mars: smanjuje potrebu za dopremom velikih količina materijala i teške opreme sa Zemlje, a otvara mogućnost da se potrebni dijelovi izrađuju na licu mjesta.
Studija, objavljena u časopisu Acta Astronautica, spominje i praktičan smjer za sljedeći korak: buduće verzije sustava mogle bi se, umjesto klasičnog električnog napajanja kakvo se koristi na Zemlji, povećati i prilagoditi pogonu solarnom energijom ili hibridnim rješenjima. To je važna napomena jer svaka proizvodnja na Mjesecu mora raditi s ograničenim energetskim resursima i razdobljima u kojima uvjeti nisu povoljni.
Na kraju, autori ističu i “povratni učinak” ovakvih istraživanja. Ako se u svemiru nauči proizvoditi korisne stvari uz minimalne resurse i u ekstremnim uvjetima, dio tih rješenja može se prenijeti i na Zemlju, posebno u kontekstu održivosti i nestašica materijala. “Ako možemo uspješno proizvoditi u svemiru s vrlo malo resursa, to znači da možemo postići i bolju održivost na Zemlji”, rekla je Wolff.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
