Todos sabemos que o tempo está atrasado para uma base lunar. Mas o custo de enviar tudo o que é necessário da Terra para construir uma base é proibitivo. A gravidade da Terra é muito profunda e forte para levar tudo lá com foguetes. Então, qual é a solução?
Segundo a ESA, a solução é Fabricação Aditiva (AM) e Utilização de Recursos In Situ (ISRU).
A ESA está liderando um projeto para apresentar maneiras pelas quais a impressão AM ou 3D pode ser usada agora e no futuro para tornar a base da Lua mais viável. O projeto se chama “Conceber uma base lunar usando tecnologias de impressão 3D”. Este é o velho espírito pioneiro de viver fora da terra, mas reinicializado com tecnologia moderna e avançada. AM e ISRU limitarão nossa dependência logística da Terra e permitirão que muito do que uma base lunar precisa ser construída com os recursos disponíveis na Lua; ou seja, o próprio pó da lua.
“A impressão 3D oferece um meio potencial de facilitar o assentamento lunar com logística reduzida da Terra.” -Scott Hovland, da equipe de vôos espaciais humanos da ESA.
Eventualmente, de acordo com a ESA, uma grande variedade de materiais e equipamentos necessários para uma base lunar pode ser impressa em 3D quando e onde for necessário. Tudo, desde materiais de construção a painéis solares, equipamentos e ferramentas a roupas, pode ser potencialmente impresso em 3D na Lua. É possível que mesmo nutrientes e ingredientes alimentares possam ser fornecidos pela impressão 3D.
A impressão 3D não apenas reduz o custo de uma base lunar, como também torna toda a empresa mais ágil e personalizável. Não apenas o regolito lunar pode ser usado para criar o maior número possível de estruturas e itens, mas também para reciclar e reutilizar itens trazidos da Terra.
O projeto "Concebendo uma base lunar ..." apresenta um plano trifásico para uma base lunar que depende muito da impressão 3D:
- Fase Um: Sobrevivível. Isso aborda o básico necessário para permitir que uma pequena equipe sobreviva na Lua, como alojamentos.
- Fase Dois: Sustentável. Isso vê a base da Lua sendo expandida para incluir mais alojamentos de tripulação, áreas de fabricação e instalações de pesquisa.
- Fase Três: Operacional. Nesta fase, a base da Lua está totalmente operacional e construída para habitação de longo prazo.
“Os processos de impressão selecionados permitiriam a reciclagem de materiais disponíveis para diferentes fins”, explica Antonella Sgambati, da OHB System AG, gerenciando o projeto. “Outro grande benefício da impressão 3D - também conhecida como manufatura aditiva - é a variedade de opções de design que ela permite. Componentes, produtos e o próprio processo de impressão podem ser reprojetados com base no uso final pretendido na base lunar. É possível tomar decisões sobre a melhor forma de vincular os materiais disponíveis ao hardware a ser impresso. ”
As raízes do projeto remontam a 2013, quando a ESA contratou uma empresa de arquitetura para projetar uma estrutura que pudesse suportar o ambiente lunar. O problema era que tinha que ser feito de solo lunar, ou, neste caso, solo lunar simulado. O escritório de arquitetura da Foster and Partners construiu um bloco de construção de amostra de 1,5 tonelada. O bloco de construção era uma estrutura celular fechada e oca, semelhante aos ossos dos pássaros.
“Como prática, estamos acostumados a projetar para climas extremos na Terra e a explorar os benefícios ambientais do uso de materiais locais e sustentáveis”, comentou Xavier De Kestelier, do Foster + Partners Specialist Modeling Group. "Nossa habitação lunar segue uma lógica semelhante."
Pesquisadores da ESA estão experimentando um regolito lunar simulado para imprimir em 3D pequenos itens como parafusos e engrenagens e até mesmo uma moeda. O regolito não é muito difícil de simular e contém itens como silício, alumínio, cálcio e óxidos de ferro. A presença desses materiais significa que o regolito pode ser formado em formas utilizáveis.
Obviamente, não é tão simples quanto derramar a sujeira da lua em uma impressora e sair objetos muito necessários. Primeiro, o regolito lunar simulado é reduzido ao tamanho de partícula. Em seguida, é misturado com um agente ligante que reage à luz. O objeto é impresso a partir da mistura resultante, depois exposto à luz para endurecê-lo e, finalmente, assado no forno. Segundo a ESA, o produto acabado é como um pedaço de cerâmica em pó da lua.
Um dos possíveis usos futuros mais interessantes da impressão 3D na exploração espacial é o campo de assistência médica, e é chamado de 'bioimpressão'. Os astronautas que foram à Lua nas missões Apollo passaram cerca de 12 dias e levaram um pequeno kit de primeiros socorros. Mas, para o tipo de estadias de longo prazo que os astronautas na base da Lua enfrentarão, provavelmente será necessário um nível maior de assistência médica.
"Estamos perguntando o que os astronautas precisariam a curto, médio e longo prazo, e quais são as etapas necessárias para amadurecer a bioimpressão 3D a um nível em que possa ser útil no espaço". - Tommaso Ghidini, chefe da Divisão de Estruturas, Mecanismos e Materiais da ESA.
A ESA está estudando a impressão 3D e como ela pode ajudar a fornecer assistência médica aos astronautas na Lua ou em qualquer outro lugar. Os astronautas que se aventurassem no espaço poderiam receber tratamentos médicos usando pele, osso e órgãos inteiros impressos em 3D, de acordo com um grupo líder de especialistas em bioprinting 3D que se reuniram em um workshop de dois dias da ESA sobre impressão 3D médica.
Essa ideia gira em torno da ideia de "bio-tintas". Eles são baseados em células humanas e nos nutrientes e materiais necessários para regenerar tecidos corporais, como pele, osso e cartilagem. Mais adiante, no futuro, está a idéia de imprimir órgãos inteiros. Isso é bastante especulativo neste momento, mas a impressão 3D médica provavelmente chegará lá em algum momento no futuro.
"Estamos perguntando o que os astronautas precisariam a curto, médio e longo prazo, e quais são as etapas necessárias para amadurecer a bioimpressão 3D a um nível em que possa ser útil no espaço", disse Tommaso Ghidini, chefe de Estruturas, Mecanismos da ESA, e Divisão de Materiais. "Estamos definindo um roteiro e cronograma de desenvolvimento, com o objetivo de que este grupo se torne um grupo de trabalho científico no futuro, impulsionando o progresso".
A bioimpressão 3D permite que equipes isoladas no espaço se preparem para um número maior de emergências do que é possível com a tecnologia atual. No espaço, na Lua ou em outro planeta, o espaço dentro dos alojamentos é muito valioso. Um centro médico totalmente abastecido é improvável que astronautas de luxo possam pagar. A ESA usa um ferimento por queimadura como exemplo para ilustrar os benefícios da bioimpressão 3D.
Lesões graves por queimadura são normalmente tratadas com enxertos de pele de outras partes do corpo do paciente. Isso envolve uma lesão secundária na área transplantada, longe do ideal quando pesquisas mostram que o ambiente orbital dificulta a cicatrização de feridas. Em vez disso, uma nova pele pode ser cultivada e bioprintada a partir das células do próprio paciente e depois transplantada diretamente.
Há um crescente entusiasmo na ESA por uma base lunar. É o próximo passo lógico e complementa o Deep Space Gateway como um ponto de partida para uma maior exploração do Sistema Solar. Existem inúmeras tecnologias que impulsionam todo o empreendimento, das quais a Manufatura Aditiva, ou impressão 3D, é apenas uma. Mas, por enquanto, o teste da maioria dessas tecnologias deve ocorrer aqui na Terra, em ambientes que simulam aspectos importantes do ambiente lunar.
Algumas dessas tecnologias estão sendo testadas na base Pangea-X Moon da ESA em Lanzarote, nas Ilhas Canárias. Lanzarote é o cenário perfeito para testar alguns dos aspectos geológicos de uma missão na Lua ou em Marte. Especificamente, ele testará tecnologias para coletar amostras de rochas.
Mesmo algo que parece tão simples quanto colher amostras de rocha é confundido por várias dificuldades em um ambiente espacial. Em particular, os atrasos nas comunicações podem tornar tudo mais desafiador. Na semana passada, um experimento chamado Analog-1 testou aspectos científicos, operacionais e de comunicação de uma missão exploratória. O astronauta da ESA, Matthias Maurer, estará localizado em Pangea-X e pilotará remotamente um rover localizado na Holanda. Para fazer isso, ele fará uso da tecnologia chamada Livro Eletrônico de Campo.
O Electronic Field Book é uma ferramenta que integra posicionamento em tempo real, compartilhamento de dados, bate-papo por voz e muito mais. É uma corrida a seco para um experimento que o astronauta da ESA, Luca Parmitano, realizará no próximo ano a partir da Estação Espacial Internacional. O Field Book permite que cientistas especializados orientem os astronautas a coletar as melhores amostras.
Seja na impressão em 3D de estruturas, na impressão biomédica em 3D ou em todas as outras tecnologias que precisam ser desenvolvidas e aperfeiçoadas, fica claro que a ESA está de olho na base da Lua.
- ESA Press Release: Base da Lua do Futuro
- Comunicado de imprensa da ESA: Base da lua Pangea-X
- ESA Press Release: Pele, ossos e partes do corpo de impressão 3D em estudo para futuros astronautas
- ESA Press Release: Construindo uma base lunar com impressão 3D
