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A ESA está imprimindo tijolos de pó lunar artifical usando a luz do Sol

Os tijolos foram feitos em uma impressora 3D a partir de poeira lunar simulada usando luz solar concentrada — provando em princípio que os futuros colonos lunares poderiam um dia usar a mesma abordagem para construir assentamentos na Lua.

“Levamos material lunar simulado e cozinhamos em um forno solar”, explica o engenheiro de materiais Advenit Makaya, supervisionando o projeto para a ESA, a Agência Espacial Europeia.

“Isso foi feito em uma impressora 3D, para assar sucessivas camadas de 0.1 mm de poeira lunar a 1000 °C. Podemos completar um tijolo de 20 x 10 x 3 cm para a construção em cerca de cinco horas.” Veja o vídeo a seguir.

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Como matéria-prima, o teste utilizou um solo lunar artificial comercialmente disponível, baseado em material vulcânico terrestre, processado para imitar a composição e os tamanhos de grãos do pó lunar genuíno.

O forno solar da instalação do Centro Aeroespacial Alemão DLR em Colônia tem duas configurações de trabalho. Como linha de base, 147 espelhos curvos focalizam a luz solar em um feixe de alta temperatura para derreter juntos os grãos do solo. Mas o clima no norte da Europa nem sempre coopera, de modo que o Sol às vezes é simulado por uma variedade de lâmpadas de xenônio mais tipicamente encontradas em projetores de cinema.

Os tijolos resultantes têm a força equivalente à do gesso, e são ajustados para submeter-se a testes mecânicos detalhados.

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Alguns tijolos mostram alguma deformação nas bordas, Advenit adiciona, porque suas bordas refrigeram mais rapidamente do que o centro: “Nós estamos olhando como controlar este efeito, talvez ocasionalmente acelerando a velocidade de impressão de modo que menos calor se acumule dentro do tijolo”.

Tijolo impresso por meio de impressão 3D multicamadas usando como matéria prima um solo lunar artifical e um forno a luz solar concentrada. Créditos: ESA–G. Porter

Tijolo impresso por meio de impressão 3D multicamadas usando como matéria prima um solo lunar artificial e um forno a luz solar concentrada. Créditos: ESA/G. Porter

“Mas, por enquanto, este projeto é uma prova do conceito, mostrando que tal método de construção lunar é realmente viável”.

Na sequência deste estudo do “General Support Technology Programme” da ESA, o projeto de acompanhamento RegoLight está sendo apoiado pelo Programa Horizon 2020 da União Europeia.

Advenit acrescenta: “Nossa demonstração ocorreu em condições atmosféricas padrão, mas RegoLight irá sondar a impressão de tijolos em condições lunares representativas: vácuo e alta temperatura extremos “.

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O forno solar da instalação do Centro Aeroespacial Alemão DLR em Colônia tem duas configurações de trabalho. Como linha de base, 147 espelhos curvos focalizam a luz solar em um feixe de alta temperatura. Mas o clima no norte da Europa nem sempre coopera, de modo que o Sol às vezes é simulado por uma variedade de lâmpadas de xenon mais tipicamente encontradas em projetores de cinema. Crédito: ESA/DLR

O forno solar da instalação do Centro Aeroespacial Alemão DLR em Colônia tem duas configurações de trabalho. Como linha de base, 147 espelhos curvos focalizam a luz solar em um feixe de alta temperatura. Mas o clima no norte da Europa nem sempre coopera, de modo que o Sol às vezes é simulado por uma variedade de lâmpadas de xenon mais tipicamente encontradas em projetores de cinema.
Crédito: ESA/DLR

Esse esforço da ESA segue-se a um projeto anterior, de 2013, de impressão 3D lunar, mas essa abordagem exigia um sal como elemento de ligação entre os grãos. A nova técnica exige apenas a impressora 3D mais concentrador de luz solar para ser transportado para a Lua.

Esta investigação contínua é parte de uma série de estudos que estão sendo realizados pela ESA para desenvolver técnicas que possibilitem utilizar os recursos da própria Lua para a fabricação da infraestrutura e do hardware.

Tommaso Ghidini, responsável pelos Materiais e Processos da ESA, observa: “Para uma missão como a construção de uma base na superfície da Lua, a utilização in-situ de recursos certamente será uma das mais importantes tecnologias habilitadoras. Este resultado oferece a oportunidade de uma abordagem totalmente sustentável”.

“De volta à Terra, a impressão 3D de estruturas civis usando energia solar e recursos in-situ poderia apoiar a construção rápida de abrigos de emergência pós-desastre, removendo cadeias de suprimentos longas, caras e muitas vezes ineficientes”.

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Base multi-dome lunar sendo construída, com base no conceito de impressão 3D. Uma vez montados, as cúpulas infladas são cobertas com uma camada de regolito lunar 3D-impresso por robôs para ajudar a proteger os ocupantes contra a radiação espacial e micrometeoroides. Crédito: ESA/Foster

Base multi-dome lunar sendo construída, com base no conceito de impressão 3D. Uma vez montados, as cúpulas infladas são cobertas com uma camada de regolito lunar 3D-impresso por robôs para ajudar a proteger os ocupantes contra a radiação espacial e micrometeoroides.
Crédito: ESA/Foster

Aldeia lunar

Em 1959, os russos conseguiram aterrar uma nave não tripulada na Lua; dez anos mais tarde, os americanos passearam na sua superfície. Hoje em dia, o plano é ficar.

O homem que está à frente da Agência Espacial Europeia (ESA) tem um ambicioso objetivo: “construir uma base permanente na Lua”: É no Centro Europeu de Astronautas em Colonia, na Alemanha, que estão a ser dados os primeiros passos nessa direção.

“O meu objetivo é construir uma base permanente na Lua. Uma estrutura aberta à participação de diferentes países”, declara Jan Wörner, diretor geral da ESA. A ideia é criar um projeto global à semelhança da Estação Espacial Internacional.

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O Centro Europeu de Astronautas em Colonia organizou um workshop especificamente sobre como erguer uma espécie de “pequena aldeia sobre a superfície lunar”: A presença de certos metais, minerais e de água gelada pode representar um contributo valioso. Segundo Bernard Foing, diretor do Grupo Internacional de Exploração Lunar, “a Lua tem imensos recursos. Encontramos gelo nos polos, encontramos áreas que estão quase constantemente expostas ao Sol. São zonas que nos podem fornecer recursos para utilizarmos na construção ou na manutenção da vida dos astronautas na base lunar.”

Uma “estação permanente” estaria sujeita a inúmeros riscos: radiações ultravioleta e eletromagnéticas, impacto de micrometeoritos, temperaturas extremas. Aidan Cowley, da ESA, estuda formas de utilizar o solo lunar para “construir cúpulas protetoras” “Nós achamos que é possível usá-lo em impressoras 3D para a edificação. A ideia é colocar um robô na superfície lunar para instalar uma estrutura insuflável e depois construir à sua volta uma cúpula que possa proteger os astronautas no interior. Colocam-se camadas de partículas que vamos compactando e repetimos o processo até obtermos o tipo de estrutura pretendido”, explica-nos.

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Como não é propriamente fácil testar estas ideias na Lua, os investigadores efetuam experiências preliminares em terrenos rochosos como aquele que existe no parque vulcânico Eifel, perto de Colonia. “Temos uma série de instrumentos para analisar a composição das rochas. Pretendemos comprovar o funcionamento destes instrumentos através do estudo de rochas vulcânicas muito semelhantes às que se encontram na Lua ou em Marte”, diz-nos Bernard Foing.

Um dos investigadores desempenha o papel de astronauta. É orientado à distância pelo resto da equipe. O objetivo é testar a interação possível entre o astronauta e a base lunar. Outro é avaliar o alcance do espectrômetro na detecção de minerais passíveis de serem utilizados na construção da estação ou nos sistemas de suporte.

O conceito da aldeia lunar representa uma forte afirmação no percurso da ESA. No entanto, toda a tecnologia para a concretizar pode estar ainda a décadas de distância. O astronauta Andreas Mogensen considera que se tem “de dar início a um novo ciclo de desenvolvimento, começando pelos foguetões que nos colocam em órbita e que nos vão permitir pousar na Lua. Depois há a base em si. Temos de desenvolver todo um conjunto de tecnologias.”

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A Rússia está desenvolvendo uma sonda com a ESA, a China está a planear uma missão exploratória do solo lunar e a cápsula Orion da NASA, que integra um módulo da agência europeia, deverá sobrevoar a Lua antes de 2020. “A vantagem é que não precisamos de grandes financiamentos para arrancar com a aldeia lunar. Podemos começar com uma simples missão de aterrissagem, há vários países que as estão planejando. Depois é que podemos pensar em grandes investimentos para colocar um radiotelescópio na Lua, por exemplo. Há várias possibilidades e vários utilizadores focados no mesmo sítio”, aponta Jan Wörner.

Texto traduzido e adaptado da Agência Espacial Europeia (ESA). Leia os originais aqui e aqui.

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Mestrando em Estudos Ambientais pela UCES, Buenos Aires. Graduado em Engenharia Civil e pós-graduado em Gestão Pública e Controladoria Governamental. Com interesse por ciência, tecnologia, filosofia, desenvolvimento sustentável e diversas outras áreas do conhecimento humano.

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