Costruire una base lunare per garantire una permanenza umana a lungo termine sulla Luna. Questa è una delle intenzioni del programma della Nasa Artemis, che già da alcuni anni sta studiando e testando soluzioni, innanzitutto per il prossimo allunaggio, e poi anche per utilizzare il nostro satellite come ponte fra la Terra e l’esplorazione spaziale più profonda. Fra le questioni da affrontare, i costi. Quelli del trasporto dei materiali, per esempio, che raggiungono gli 1,2 milioni di dollari per chilogrammo. E l’unica alternativa sembra essere quella di trovare un metodo efficace per procurarsi i “mattoni” in situ. Ci hanno pensato gli scienziati del Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (Kict), in Corea del sud, in un nuovo studio pubblicato nel Journal of building engineering.
Fotografia (sopra) e immagine a raggi X (sotto) di un blocco sinterizzato fabbricato nei laboratori della Future & Smart Construction Research Division del Kict, in Corea. Crediti: Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology
La risorsa più facilmente reperibile sulla Luna è, naturalmente, ciò di cui la sua superficie è fatta, ovvero la regolite lunare. Le particelle fini di cui è composta possono essere saldate fra loro attraverso un processo chiamato sinterizzazione, che sfrutta il calore per conferire una forma compatta a un materiale polveroso senza portarlo fino alla temperatura di fusione. Per farlo, sulla Luna forse ancor più che sulla Terra, date le difficoltà logistiche, occorre pensare a un processo energeticamente efficiente. Gli autori dello studio propongono, dunque, di sfruttare le microonde: nei laboratori della Future & Smart Construction Research Division del Kict, hanno utilizzato la sinterizzazione a microonde per produrre blocchi (mattoni) dal simulante di regolite lunare riscaldandola e compattandola.
Bisogna però fare attenzione: quando si utilizzano le microonde per riscaldare la regolite lunare, si possono formare punti caldi e freddi qua e là, che inducono una fuga termica localizzata ostacolando un riscaldamento e una sinterizzazione uniformi. Per risolvere questo problema, è stato stabilito un programma di riscaldamento graduale con temperature e tempi di permanenza specifici. Inoltre, la regolite lunare contiene sostanze volatili, tra cui l’acqua, il cui riscaldamento può causare crepe interne durante la sinterizzazione. Un problema che può essere attenuato – dicono gli autori dello studio – utilizzando un simulante di regolite lunare preriscaldato in condizioni di vuoto a 250°C.
Dopo aver costruito questi mattoni lunari, occorre valutarne la qualità, sottoponendoli a carotaggi in punti specifici. Secondo le misure effettuate, la densità media, la porosità e la resistenza alla compressione dei campioni carotati sono risultati rispettivamente di circa 2,11 g/cm³, 29,23% e 13,66 MPa. Si tratta di valori riproducibili ripetendo il processo, cosa che garantisce la possibilità di costruirne un gran numero, se il processo dovesse essere adottato davvero per costruzioni lunari. Gli autori sottolineano che si tratta della prima volta che la tecnica della sinterizzazione a microonde riesce a produrre corpi omogenei e di dimensioni paragonabili a veri mattoni da costruzione (100 mm × 100 mm × 50 mm). Prima di fare troppi progetti, però, occorre convalidare questa tecnologia in ambienti spaziali, e verificare che sia effettivamente riproducibile sulla superficie lunare, in futuro.
Per saperne di più:
- Leggi sul Journal of building engineering l’articolo “Optimized manufacturing process of homogeneous microwave-sintered blocks of KLS-1 lunar regolith simulant“, di Hyunwoo Jin, Jangguen Lee, Li Zhuang , Sun Yeom, Hyu-Soung Shin e Young-Jae Kim