El proyecto Urban estudia todos los materiales y técnicas de impresión 3D para la base lunar

¿Llevar o imprimir?: imprimiendo en 3D en la Luna

Redacción Interempresas28/01/2019

¿Llevar o imprimir? Esa es la cuestión. Visitar la superficie de la Luna es el siguiente paso lógico en la exploración humana del Sistema Solar, y construir una base lunar es parte de esta visión. Pero conseguir suministros allí no será sencillo. Un estudio apoyado por ESA Discovery & Preparation investigó recientemente cómo la impresión en 3D podría facilitar la construcción, expansión y mantenimiento de una base lunar.

Base lunar con impresión 3D. Copyright: ESA/Foster + Partners.

Vivir en la Luna no sólo nos enseñaría mucho más sobre el entorno lunar, sino que también ayudaría a evaluar los impactos en la salud de vivir en el espacio y a llevar a cabo experimentos en un conjunto especial de condiciones. Prepararía el camino para conceptos como el turismo espacial, la minería lunar y las estaciones de servicio de naves espaciales, y sería un peldaño hacia una existencia interplanetaria. Pero un viaje a la Luna no es barato; simplemente no es factible enviar un cohete cada vez que se necesita algo nuevo.

Impresión 3D de una base lunar utilizando suelo lunar. Copyright: ESA.

Una de las claves para una presencia sostenible a largo plazo en el espacio será la capacidad de ser, en la medida de lo posible, independiente de la Tierra. Las estructuras, equipos y piezas de repuesto necesarios deberán fabricarse en el momento oportuno, in situ y a petición del cliente. Actualmente la forma más factible de hacer esto sería utilizar una impresora 3D, potencialmente con el regolito lunar como material de entrada. Pero no todas las estructuras pueden ser impresas en 3D. Y no todos los procesos de impresión en 3D son adecuados para todos los fines.

Mientras que las investigaciones previas sobre la impresión en 3D de materiales y objetos para una base lunar se dedicaban a elementos específicos, por ejemplo la estructura del hábitat, este nuevo estudio consideró todos los aspectos de la construcción y funcionamiento de una base lunar. Se exploró exactamente cómo la impresión en 3D podría utilizarse de forma realista para cumplir el sueño de vivir en la Luna.

Evolución de una base lunar. Copyright: SHEE Consortium, British Antarctic Survey, RegoLight Consortium.

“La impresión en 3D tiene el potencial de ser muy sostenible, generando menos residuos, proporcionando la capacidad de optimizar geometrías y dando como resultado estructuras y herramientas fuertes pero ligeras”, explica el ingeniero de fabricación avanzado Advenit Makaya, responsable del proyecto en la ESA. “El estudio Urban investigó precisamente esto, investigando los materiales necesarios en cada etapa de una base lunar sostenible, construyéndola, dirigiéndola, manteniéndola y realizando investigaciones con ella”.

Pero la impresión 3D en la Luna es algo más complicada que en la Tierra. La falta de atmósfera, la presencia de polvo lunar, los terremotos, los micrometeoritos, las temperaturas extremas y, lo que es más importante, la reducción de la gravedad, plantean problemas para la impresión en 3D.

Materiales procesados mediante las cuatro tecnologías de impresión en 3D seleccionadas. Copyright Antonella Sgambati, OHB System AB.

Urban, liderada por los sistemas OHB de Alemania con la colaboración de Sonaca Space, Liquifier System Group y Comex, estudió todos los materiales y técnicas de impresión disponibles para crear una base de datos que permitiera encontrar la forma más eficiente de producir artículos y materiales específicos utilizando los recursos disponibles en la Luna.

“Hemos identificado cuatro procesos de impresión en 3D especialmente prometedores para fabricar los artículos necesarios para establecer una base lunar sostenible y permanente”, explica Antonella Sgambati, responsable del proyecto desde OHB. “Empezamos por realizar una encuesta para averiguar qué elementos serían más beneficiosos, antes de examinar si las técnicas de impresión en 3D existentes en la actualidad podrían utilizarse para fabricar cada elemento y, en caso afirmativo, cuál sería la técnica más eficaz”.

Uno de los objetivos de este estudio es ayudar a los responsables de la toma de decisiones con una de las preguntas más importantes en el debate sobre la exploración de la Luna: ¿Traer o imprimir? Esta cuestión se hará aún más prominente con la perspectiva cada vez más realista de una base lunar permanente.

Las técnicas de impresión en 3D seleccionadas como las más interesantes para la exploración lunar —debido a su versatilidad, disponibilidad de espacio y capacidad para procesar una amplia gama de materiales— lo son:

Sinterización solar que concentra la luz solar para dar forma al suelo lunar en una variedad de objetos - principalmente para infraestructura - tales como hábitat, plataformas de aterrizaje y paredes de protección contra el polvo;
Fabricación de aditivos de haz de electrones que utiliza el vacío para crear un haz de electrones que se puede utilizar para producir piezas metálicas de gran tamaño;
Fabricación de filamentos fundidos que tiene la posibilidad de crear una amplia gama de materiales y que ya ha ido probada en condiciones de baja gravedad;
Fabricación de cerámica basada en la litografía que puede utilizar el suelo lunar para crear objetos cerámicos con dimensiones muy precisas.

Este estudio dio lugar a un concurso que le invitó a decirnos qué imprimiría en 3D para convertir una base lunar en un lugar que se sienta como en casa. Se presentaron más de cien ideas fantásticas, muchas de las cuales se centraron en llevar la naturaleza, los pasatiempos y los recuerdos familiares a una base lunar.

La ganadora de la categoría de menores de 18 años, Judith de Santiago, propuso una maceta de doce caras que incorpora símbolos de la Tierra. La ganadora de la categoría de adultos, Helen Schell, propuso un “mágico jardín lunar” lleno de plantas aromáticas y coloridas que se imprimirían con plástico reciclado. El jardín incluso convertiría el dióxido de carbono en oxígeno, tal como lo hace una planta real.

“La competencia trajo un factor humano, ayudándonos a ver exactamente lo que los colonos lunares necesitarían para conectarse de nuevo a la Tierra”, concluye Advenit. "Esta información se incorporará a futuros estudios, que esperamos que se basen en los resultados de Urban”.

Piezas de cerámica finamente detalladas impresas a partir de un material similar a la tierra lunar utilizando la fabricación de cerámica basada en la litografía. Las piezas de cerámica se expondrán en el Science Museum de Londres. Copyright ESA–G. Porter.