Nei prossimi decenni, la NASA, l'Agenzia spaziale europea (ESA), la Cina e la Russia hanno in programma di creare avamposti sulla superficie lunare che consentano una presenza umana permanente. Queste proposte mirano a sfruttare i progressi nella produzione additiva (alias. Stampa 3-D) con l'utilizzo delle risorse in situ (ISRU) per affrontare le particolari sfide della vita e del lavoro sulla Luna.
Per il bene del loro International Moon Village, l'ESA ha sperimentato "lunacrete" - regolite lunare combinata con un agente legante per creare un materiale da costruzione. Ma recentemente, un team di ricercatori ha condotto uno studio (in collaborazione con l'ESA) che ha scoperto che lunacrete funziona ancora meglio se aggiungi un ingrediente speciale che gli astronauti producono da soli: l'urina!
Più specificamente, l'urea chimica, un composto organico trovato nelle urine degli animali. Il team responsabile di questa scoperta è stato guidato da Shima Pilehvar del Østfold University College e comprendeva membri provenienti da Norvegia, Spagna, Paesi Bassi e Italia. La loro ricerca, che è recentemente apparsa nel Journal of Cleaner Production, è stato supportato dal Centro europeo di ricerca e tecnologia spaziale dell'ESA (ESTEC).
Come descrivono nel loro studio, il team ha condotto numerosi esperimenti per determinare il potenziale dell'urea di agire come plastificante. Se incorporati nel calcestruzzo, volevano vedere se ammorbidiva la miscela iniziale e la rendeva più flessibile prima dell'indurimento. Il test ha comportato l'uso della regolite lunare simulata sviluppata dall'ESA con urea e vari plastificanti e quindi la stampa 3D del prodotto risultante.
Ramón Pamies, professore presso il Politecnico di Cartagena (UPCT) e coautore dello studio, ha descritto come Lunacrete sarà realizzato dagli astronauti in un recente comunicato stampa del Sinc:
"Per rendere il calcestruzzo geopolimero che verrà utilizzato sulla luna, l'idea è quella di utilizzare ciò che è lì: regolite (materiale sciolto dalla superficie della luna) e l'acqua del ghiaccio presente in alcune aree. Inoltre, con questo studio abbiamo visto che potrebbe essere utilizzato anche un prodotto di scarto, come l'urina del personale che occupa le basi lunari. I due componenti principali di questo fluido corporeo sono l'acqua e l'urea, una molecola che consente di rompere i legami idrogeno e, quindi, riduce le viscosità di molte miscele acquose. "
Gli esperimenti sono stati condotti presso il Østfold University College in Norvegia, dove i campioni sono stati modellati e testati. Sono stati anche sottoposti ad analisi presso UPCT usando una tecnica nota come diffrazione di raggi X. Ciò che gli esperimenti hanno dimostrato è che i campioni realizzati con l'urea sono stati in grado di tollerare carichi di peso elevato pur rimanendo quasi interamente nella stessa forma.
Per vedere come avrebbero sopportato variazioni estreme di temperatura, come quelle presenti sulla Luna, i campioni sono stati anche riscaldati a 80 ° C (176 ° F) e quindi congelati, ancora e ancora. Dopo otto cicli di congelamento-scongelamento, la loro resistenza è stata nuovamente testata e si è rivelata ancora più forte. In breve, questi test hanno dimostrato che un'altra pratica in situ (usando la latrina) potrebbe aiutare nella costruzione di basi lunari in grado di gestire gli elementi.
Sebbene questi risultati siano incoraggianti (anche se un po '), il team sottolinea che è necessario eseguire ulteriori test e non è ancora stato progettato un processo di estrazione. Come ha indicato Anna-Lena Kjøniksen, ricercatrice del Østfold University College che ha supervisionato lo studio:
"Non abbiamo ancora studiato il modo in cui l'urea verrebbe estratta dall'urina, poiché stiamo valutando se questo sarebbe davvero necessario, perché forse i suoi altri componenti potrebbero anche essere usati per formare il calcestruzzo geopolimero. L'acqua reale nelle urine potrebbe essere utilizzata per la miscela, insieme a quella ottenibile sulla Luna, o una combinazione di entrambe. "
Il team ha anche sottolineato la necessità di ulteriori test per vedere quale materiale da costruzione sarebbe ottimale per la creazione di basi lunari. Oltre alla resilienza e alla tolleranza del caldo e del freddo estremi, dovrà anche essere qualcosa che può essere prodotto in serie dalle stampanti 3D. Purtroppo, queste sono solo una delle sfide della costruzione di una base lunare.
Ma come dimostra questo studio, tali sfide offrono l'opportunità di essere creativi. Mentre ci avviciniamo sempre più al punto in cui sono programmate le missioni lunari chiave - come il Progetto Artemis, solo per i principianti - possiamo aspettarci che vengano proposte soluzioni più creative.
