Toda la misión del Apolo 11 a la luna tomó solo ocho días. Si alguna vez queremos construir bases permanentes en la luna, o quizás incluso Marte o más allá, entonces los futuros astronautas tendrán que pasar muchos más días, meses y tal vez incluso años en el espacio sin una línea de vida constante a la Tierra. La pregunta es cómo conseguirían todo lo que necesitaban. Usar cohetes para enviar todo el equipo y suministros para construir y mantener asentamientos a largo plazo en la Luna sería enormemente costoso.

Aquí es donde podría entrar la impresión 3D, permitiendo a los astronautas construir lo que sea que necesite su colonia lunar a partir de materias primas. Gran parte del entusiasmo en torno a la impresión 3D en el espacio se ha centrado en usarla para construir edificios a partir de roca lunar. Pero mi investigación sugiere que en realidad puede ser más práctico usar este polvo lunar para suministrar a los laboratorios de fabricación lunares que produzcan componentes de reemplazo para todo tipo de equipos.

Técnicamente conocido como fabricación aditiva, La impresión 3-D comprende un grupo sofisticado de tecnologías que pueden producir productos físicos de casi cualquier forma o complejidad geométrica a partir de diseños digitales. La tecnología ya puede hacer cosas a partir de una enorme paleta de materiales, incluidos metales, cerámica y plásticos, algunos de los cuales se pueden utilizar para fabricar equipos de grado espacial.

La impresión 3D también tiene el beneficio adicional de trabajar con una mínima participación humana. Puede configurarlo para que se imprima y esperar el producto terminado. Esto significa que incluso se puede operar de forma remota. En teoria, podría enviar una impresora 3-D a la luna (o cualquier otro destino espacial) antes que una tripulación humana y podría comenzar a fabricar estructuras incluso antes de que llegaran los astronautas.

Existen, por supuesto, retos importantes. La impresión 3D se ha desarrollado principalmente para su uso en la Tierra, confiando en ciertos niveles consistentes de gravedad y temperatura para operar según lo diseñado. Hasta ahora utiliza materiales significativamente menos complejos que los que se encuentran en la superficie de la Luna o Marte.

Imprimir con polvo lunar

La luna está cubierta de regolito una derrota, material en polvo formado a partir de millones de años de meteoritos que bombardearon la superficie de la luna. Esto ha transformado lentamente las capas superiores del lecho de roca en un material similar al suelo hecho de granos de menos de unos pocos milímetros de diámetro. Si bien, en teoría, podría usar regolito para la fabricación de aditivos, para casas impresas en 3-D o incluso componentes más básicos como ladrillos y cemento, necesitaría materiales adicionales de la Tierra para mezclar con el regolito, como aglutinantes líquidos.

Mis colegas y yo hemos estado buscando formas de imprimir en 3D una variedad de componentes de ingeniería usando solo regolito. Nuestra técnica implica el uso de un láser para convertir una cantidad muy pequeña de energía en calor que puede derretir y fusionar granos de regolito para formar una rebanada delgada pero sólida del material. Al repetir este proceso varias veces y agregar más capas en secuencia, eventualmente podemos construir un objeto tridimensional.

Cada capa tiene un grosor de más de 1 mm, por lo que la construcción de grandes estructuras, como paredes o refugios completos, llevaría una cantidad de tiempo poco práctica. En lugar de, es mucho mejor para producir más pequeños, Objetos altamente detallados diseñados con precisión, como filtros de polvo o agua, que normalmente necesitan orificios de menos de una micra (0,001 mm). La impresión 3-D sería particularmente útil para replicar componentes vitales si se dañaran o desgastaran, y necesitaba ser reemplazado más rápido de lo que se necesitaría una nave de suministros para traer una nueva desde la Tierra.

Para descubrir cómo hacer que esta impresión 3D funcione en el espacio, hemos llevado a cabo investigaciones en profundidad tanto del material como de los procesos, y traté de entender cómo las condiciones en la luna probablemente los impactarían. Sin un suministro listo de regolito real, utilizamos un material que imita su composición química y mineral a granel. Esto se formó en condiciones muy diferentes a las de un bombardeo de meteoritos, pero es lo suficientemente complejo como para que estudiemos su interacción con el láser y usemos ese conocimiento para estimar cómo reaccionaría el regolito real.

Todavía necesitamos comprender mejor el material y su interacción con el proceso de impresión 3-D, y diseñar soluciones técnicas novedosas para superar cualquier limitación. En este punto, incluso es difícil para nosotros saber qué tipo de cosas pueden salir mal. Pero un buen paso siguiente sería probar la impresión 3D con regolito real. Las muestras existentes en la Tierra son muy limitadas, pero con la humanidad preparada para entrar en una nueva era de actividad lunar, quizás pronto pueda disponerse de un suministro listo.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.