Todos sabemos que ya pasó el tiempo para una base lunar. Pero el costo de enviar todo lo necesario desde la Tierra para construir una base es prohibitivo. El pozo gravitatorio de la Tierra es demasiado profundo y demasiado fuerte para llevar todo allí con cohetes. Entonces, ¿cuál es la solución?
Según la ESA, la solución es la fabricación aditiva (AM) y la utilización de recursos in situ (ISRU).
La ESA está liderando un proyecto para idear formas en que la impresión AM o 3D se pueda usar ahora y en el futuro para hacer que una base lunar sea más factible. El proyecto se llama "Concebir una base lunar utilizando tecnologías de impresión 3D". Este es el antiguo espíritu pionero de vivir de la tierra, pero reiniciado con tecnología moderna y avanzada. AM e ISRU limitarán nuestra dependencia logística en la Tierra y permitirán que gran parte de lo que necesita una base lunar se construya con los recursos disponibles en la Luna; a saber, el polvo de la luna misma.
"La impresión 3D ofrece un medio potencial para facilitar el asentamiento lunar con una logística reducida desde la Tierra". -Scott Hovland del equipo de vuelos espaciales humanos de la ESA.
Eventualmente, según la ESA, se puede imprimir en 3D una amplia variedad de materiales y equipos necesarios para una base lunar cuando y donde se necesite. Todo, desde materiales de construcción hasta paneles solares, equipos y herramientas hasta ropa, podría imprimirse en 3D en la Luna. Es posible que incluso los nutrientes y los ingredientes alimentarios se puedan proporcionar mediante la impresión 3D.
La impresión 3D no solo reduce el costo de una base lunar, sino que hace que toda la empresa sea más receptiva y personalizable. El regolito lunar no solo se puede usar para fabricar la mayor cantidad posible de estructuras y artículos, sino que también se puede usar para reciclar y reutilizar artículos traídos de la Tierra.
El proyecto "Concebiendo una base lunar ..." ve un plan trifásico para una base lunar que depende en gran medida de la impresión 3D:
- Fase Uno: Sobrevivible. Esto aborda los conceptos básicos necesarios para permitir que una pequeña tripulación sobreviva en la Luna, como las viviendas.
- Fase dos: sostenible. Esto hace que la base de la Luna se expanda para incluir más cuartos de la tripulación, áreas de fabricación e instalaciones de investigación.
- Fase tres: operacional. En esta fase, la base lunar está en pleno funcionamiento y construida para ser habitada a largo plazo.
"Los procesos de impresión seleccionados permitirían reciclar los materiales disponibles para diferentes propósitos", explica Antonella Sgambati de OHB System AG, que administra el proyecto. “Otro beneficio importante de la impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, es la amplitud de opciones de diseño que permite. Los componentes, los productos y el proceso de impresión en sí pueden rediseñarse en función de su uso final previsto en la base lunar. Se pueden tomar decisiones sobre la mejor manera de vincular los materiales disponibles con el hardware que se va a imprimir ".
Las raíces del proyecto se remontan a 2013, cuando la ESA contrató a una firma de arquitectos para diseñar una estructura que pudiera resistir el entorno lunar. La patada fue que tenía que estar hecha de tierra lunar, o en este caso, tierra lunar simulada. El estudio de arquitectura de Foster and Partners construyó un bloque de construcción de muestra de 1,5 toneladas. El bloque de construcción era una estructura celular cerrada y hueca similar a los huesos de los pájaros.
"Como práctica, estamos acostumbrados a diseñar para climas extremos en la Tierra y explotar los beneficios ambientales del uso de materiales locales sostenibles", comentó Xavier De Kestelier, del Grupo de Modelaje Especializado de Foster + Partners. "Nuestra habitación lunar sigue una lógica similar".
Los investigadores de la ESA están experimentando con el regolito lunar simulado para imprimir en 3D elementos pequeños como tornillos y engranajes, e incluso una moneda. El regolito no es demasiado difícil de simular y contiene elementos como silicio, aluminio, calcio y óxidos de hierro. La presencia de esos materiales significa que el regolito se puede formar en formas utilizables.
Por supuesto, no es tan simple como verter tierra de luna en una impresora y luego salen objetos muy necesarios. Primero, el regolito lunar simulado se tritura hasta el tamaño de partícula. Luego se mezcla con un agente aglutinante que reacciona a la luz. El objeto se imprime a partir de la mezcla resultante, luego se expone a la luz para endurecerlo, y finalmente se hornea en un horno. Según la ESA, el producto terminado es como una pieza de cerámica con polvo de luna.
Uno de los posibles usos futuros más interesantes de la impresión 3D en la exploración espacial es en el campo de la atención médica, y se llama "bioimpresión". Los astronautas que fueron a la Luna en las misiones Apolo se fueron durante unos 12 días y se llevaron un pequeño botiquín de primeros auxilios. Pero para el tipo de estadías a largo plazo que soportarán los astronautas en la base de la Luna, probablemente será necesario un mayor nivel de atención médica.
"Estamos preguntando qué necesitarían los astronautas a corto, mediano y largo plazo, y qué pasos son necesarios para madurar la bioimpresión 3D a un nivel en el que pueda ser útil en el espacio". - Tommaso Ghidini, jefe de la División de Estructuras, Mecanismos y Materiales de la ESA.
La ESA está estudiando la impresión 3D y cómo podría ayudar a proporcionar atención médica a los astronautas en la Luna o en otros lugares. Los astronautas que se aventuran en el espacio podrían recibir tratamientos médicos con piel, huesos y órganos enteros impresos en 3D, según un grupo líder de expertos en bioimpresión en 3D que se reunieron en un taller de dos días de la ESA sobre impresión médica en 3D.
Esta idea gira en torno a la idea de "bio-tintas". Se basan en células humanas y en los nutrientes y materiales necesarios para regenerar el tejido corporal, como la piel, los huesos y el cartílago. Más hacia el futuro está la idea de imprimir órganos enteros. Esto es bastante especulativo en este momento, pero la impresión médica en 3D probablemente llegará en algún momento en el futuro.
"Estamos preguntando qué necesitarían los astronautas a corto, mediano y largo plazo, y qué pasos se necesitan para madurar la bioimpresión 3D a un nivel en el que pueda ser útil en el espacio", dijo Tommaso Ghidini, jefe de Estructuras, Mecanismos de la ESA, y División de Materiales. "Estamos definiendo una hoja de ruta y cronograma de desarrollo, con el objetivo de que este grupo se convierta en un grupo de trabajo científico en el futuro, impulsando el progreso".
La bioimpresión en 3D permite a los equipos aislados en el espacio prepararse para una mayor cantidad de emergencias de lo que es posible con la tecnología actual. En el espacio, o en la Luna u otro planeta, el espacio dentro de las viviendas es muy importante. Un centro médico completamente abastecido es un lujo que los astronautas probablemente no pagarán. La ESA utiliza una lesión por quemaduras como ejemplo para ilustrar los beneficios de la bioimpresión en 3D.
Las lesiones por quemaduras graves generalmente se tratan con injertos de piel de otras partes del cuerpo del paciente. Esto implica una lesión secundaria en el área trasplantada, lejos de ser ideal cuando la investigación muestra que el entorno orbital hace que las heridas sean más difíciles de curar. En cambio, la nueva piel podría crecer y bioimprimirse de las propias células del paciente y luego trasplantarse directamente.
Hay un creciente entusiasmo en la ESA por una base lunar. Es el siguiente paso lógico y complementa el Deep Space Gateway como un punto de partida para una mayor exploración del Sistema Solar. Hay una gran cantidad de tecnologías que impulsan todo el esfuerzo hacia adelante, de las cuales la fabricación aditiva, o impresión 3D, es solo una. Pero por ahora, la prueba de la mayoría de estas tecnologías debe realizarse aquí en la Tierra, en entornos que simulen aspectos importantes del entorno lunar.
Algunas de estas tecnologías se están probando en la base Pangea-X Moon de la ESA en Lanzarote, en las Islas Canarias. Lanzarote es el escenario perfecto para probar algunos de los aspectos geológicos de una misión a la Luna o a Marte. Específicamente, probará tecnologías para tomar muestras de rocas.
Incluso algo que parece tan simple como tomar muestras de rocas se ve confundido por múltiples dificultades en un entorno espacial. En particular, los retrasos en las comunicaciones pueden hacer que todo sea más desafiante. Un experimento la semana pasada llamado Analog-1 probó aspectos de ciencia, operaciones y comunicaciones de una misión exploratoria. El astronauta de la ESA Matthias Maurer estará ubicado en Pangea-X y piloteará a distancia un rover ubicado en los Países Bajos. Para hacer esto, hará uso de la tecnología llamada Electronic Field Book.
Electronic Field Book es una herramienta que integra posicionamiento en tiempo real, intercambio de datos, chat de voz y mucho más. Es un experimento en seco para un experimento que el astronauta de la ESA Luca Parmitano realizará el próximo año desde la Estación Espacial Internacional. El Field Book permite a científicos expertos guiar a los astronautas a recolectar las mejores muestras.
Ya sea que se trate de la impresión 3D de estructuras, la impresión 3D biomédica o de todas las demás tecnologías que deben desarrollarse y perfeccionarse, está claro que la ESA tiene los ojos puestos en una base lunar.
- Comunicado de prensa de la ESA: Future Moon Base
- Comunicado de prensa de la ESA: base de Pangea-X Moon
- Comunicado de prensa de la ESA: Se está estudiando la impresión en 3D de piel, huesos y partes del cuerpo para futuros astronautas
- Comunicado de prensa de la ESA: construcción de una base lunar con impresión 3D
