Pesquisadores da UCF criam tijolos de regolito lunar que podem ser usados ​​para construir o acampamento base de Artemis

Oct 06, 2023

Como parte do programa Artemis da NASA para estabelecer uma presença de longo prazo na lua, pretende construir um acampamento base Artemis que inclua uma cabine lunar moderna, rover e casa móvel. Este habitat fixo poderia ser construído com tijolos feitos de regolito lunar e água salgada, graças a uma descoberta recente de uma equipe de pesquisadores da UCF.

O professor associado Ranajay Ghosh, do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da UCF, e seu grupo de pesquisa descobriram que os tijolos de regolito lunar impressos em 3D podem suportar os ambientes extremos do espaço e são bons candidatos para projetos de construção cósmica. O regolito lunar é a poeira solta, rochas e materiais que cobrem a superfície da lua.

Os resultados de seus experimentos são detalhados em uma edição recente da Ceramics International e também foram apresentados na revista New Scientist antes da publicação.

"É sempre uma honra poder publicar nosso trabalho em uma revista de prestígio como a Ceramics International, e estamos muito satisfeitos que a New Scientist tenha escolhido nossa pesquisa para publicar em sua revista", disse Ghosh. "Considerando o lugar especial da UCF como uma universidade de bolsas espaciais, nos sentimos privilegiados em contribuir para a grande tradição do conhecimento científico."

Para criar os tijolos, a equipe de Ghosh no Laboratório de Estruturas Complexas e Mecânica dos Sólidos (COSMOS) usou uma combinação de impressão 3D e tecnologia de jato de aglutinante (BJT), um método de fabricação aditiva que força um agente aglutinante líquido a um leito de pó. Nos experimentos de Ghosh, o agente de ligação era água salgada e o pó era regolito feito pelo Exolith Lab da UCF.

"O BJT é adequado exclusivamente para materiais semelhantes à cerâmica que são difíceis de derreter com um laser", diz Ghosh. “Portanto, tem grande potencial para fabricação extraterrestre baseada em regolito de maneira sustentável para produzir peças, componentes e estruturas de construção”.

O processo BJT resultou em tijolos cilíndricos fracos, chamados de peças verdes, que foram cozidos em altas temperaturas para produzir uma estrutura mais forte. Tijolos cozidos em temperaturas mais baixas desmoronaram, mas aqueles expostos a temperaturas de até 1.200 graus Celsius foram capazes de suportar uma pressão de até 250 milhões de vezes a da atmosfera terrestre.

Ghosh diz que o trabalho abre caminho para o uso do BJT na construção de materiais e estruturas no espaço. Suas descobertas também demonstram que estruturas fora do mundo podem ser construídas usando recursos encontrados no espaço, o que pode reduzir drasticamente a necessidade de transportar materiais de construção para missões como Artemis.

"Esta pesquisa contribui para o debate em andamento na comunidade de exploração espacial sobre como encontrar o equilíbrio entre a utilização de recursos extraterrestres in-situ e o material transportado da Terra", diz Ghosh. "Quanto mais desenvolvermos técnicas que utilizam a abundância de regolito, mais capacidade teremos de estabelecer e expandir acampamentos de base na Lua, Marte e outros planetas no futuro."

O primeiro autor do artigo é Peter Warren, assistente de pesquisa de pós-graduação de Ghosh. Os co-autores incluem o candidato a doutorado em engenharia mecânica Nandhini Raju, ex-aluno de engenharia mecânicaHossein Ebrahimi '21 Ph.D, o aluno de doutorado em engenharia mecânica Milos Krsmanovic e os professores de engenharia aeroespacial Seetha Raghavan e Jayanta Kapat.

Título do estudo: Efeito da temperatura de sinterização na microestrutura e propriedades mecânicas de regolitos marcianos e lunares moldados

Ghosh ingressou na UCF em 2016 como professor assistente no Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial e é pesquisador do Centro de Pesquisa de Energia e Turbomáquinas Avançadas do MAE. Ele gerencia o Complex Structures and Mechanics of Solids Laboratory, mais conhecido como COSMOS Lab, onde ele e sua equipe fabricam e projetam novos materiais com a ajuda de modelos e experimentos de computador. Ele obteve seu doutorado em engenharia mecânica e aeroespacial pela Cornell University em 2010 e recebeu o US National Science Foundation CAREER Award.