Földi kísérlet a marsi életre
Egy évig élnek egy iszapból nyomtatott 3D-s házban, hogy teszteljék, milyen lesz a Mars-expedíció - Gőzerővel folynak a holdutazáshoz és a Mars meghódításához szükséges NASA kísérletek, amelynek eredményei a Földön is hasznosak lehetnek.
A tervezett újabb holdutazások és a Mars felfedezése olyan területen is találkoznak, amelyre ma még kevesen gondolnak: az építkezés. Ha megvalósul az a ma még álomnak tűnő elképzelés, hogy településeket hozzunk létre bolygónkon kívül, akkor rendelkezni kell a helyszínen a szükséges anyagokkal. Nyilvánvalóan fel sem merül az a megoldás, hogy ezeket az anyagokat a Földről szállítsák a hozzánk univerzális méretekben „közeli”, de valójában mégis távoli bolygókra. Éppen ezért már megindult az utat lerövidítő, egyben költségkímélő módszerek tanulmányozása.
Az egyik lehetséges megoldásnak a 3D-s nyomtatású olvasztott regolit látszik – írja a WIRED.
A következő napokban egy négy fős csapat érkezik a NASA houstoni Johnson űrközpontjának hangárjába, ahol egy évet töltenek el egy 3D-s nyomtatású épületben. A Mars Dune Alpha nevet viselő, 157 m2 alapterületű épület iszapból készült, színe mint a Mars talaja, a lakóterén túl még orvosi szolgálat és konyhakert is van benne. A Big-Bjarke Ingels Group építette, a 3D-s nyomtatást pedig az Icon Technology végezte.
A benne folyó kísérletek középpontjában azok a fizikai és viselkedési-egészségügyi kihívások állnak, amelyekkel az embereknek szembe kell nézniük a hosszú távú űrtartózkodás során. Egyben ez az első olyan struktúra, amelyet a NASA Holdra és Marsra szánt autonóm építési technológia-projektjéhez (MMPACT) építettek.
Amikor az ember visszatér a Holdra az Artemis-program keretében, az űrhajósok kezdetben keringő űrállomásokon, holdkompokon, vagy pedig felfújható felszíni épületekben laknak. Az MMPACT csapata azonban hosszú távon fenntartható struktúrák építésére készül.
Hogy elkerüljék a Földről való anyagszállítást, amelyhez hatalmas rakéták és óriási mennyiségű üzemanyag kellene, a Holdon található regolitot előbb masszává alakítanák, amelyet 3D-vel vékony rétegeket vagy különböző alakzatokat nyomtatnának.
Az első ilyen Földön kívüli projektet 2027-re tervezik. A küldetés során egy markolóval felszerelt robotkart kapcsolnak majd egy holdkomp oldalára, ezzel az eszközzel bányásszák ki és halmozzák fel a regolitot. A későbbi missziók félautomata exkavátorokat és más gépeket használnak majd lakóházak, utak, üvegházak, erőművek és olyan robbanástól védő pajzsok építésére, amelyek körülveszik a rakétakilövőket.
A Holdon történő 3D-s nyomtatáshoz vezető első lépés lesz, hogy lézerekkel vagy mikrohullámokkal megolvasztják a regolitot – árulta el Jennifer Edmundson, az MMPACT-csapat vezetője. Aztán lehűtik, hogy a gázok elillanhassanak, különben az anyag tele lesz lyukakkal, mint a szivacs. Ezután már ki lehet nyomtatni a kívánt formákra. Azt még nem dolgozták ki, hogy miként lehet ezeket a darabokat összeállítani. Edmundson szerint a lehető legjobban automatizálni akarják az építkezést, de nem zárható ki az emberi beavatkozás a jövőben sem a karbantartásoknál és a javításoknál.
A csapat egyik nagy feladata, hogy miként változtassa a Hold regolitját olyan erős és tartós építőanyaggá, amely képes megvédeni az emberi életet. Gondot jelenthet például, hogy a regolit jeget tartalmaz, mivel az Artemis-missziók a Hold déli pólusának közelébe indulnak.
Ráadásul a NASA-nak nem állnak rendelkezésre nagy mennyiségben holdkőzetek, hogy kísérletezzenek velük, csupán az Apollo 16 által hozott mintákkal dolgozhatnak. Tehát az MMPACT-csapatnak saját szintetikus verzióikat kell elkészítenie.
Corky Clinton, a kutatás egyik irányítója felhívja a figyelmet arra, hogy nehéz építeni a regolit geokémiai tulajdonságaira és egyberakni az apró részeket, mert meteoritokkal és más égitestekkel való ütközésekből jöttek létre több mint 4 milliárd évvel ezelőtt.
Vannak más bizonytalansági tényezők is. A Holdon sokkal kisebb a gravitáció, akár 45 percig tartó holdrengések is elképzelhetők, a déli póluson napsütésben elérheti az 54 C fokot, éjszaka viszont lehet akár mínusz 240 C fok is.
A holdpor beivódhat a gépek illeszkedéseibe és leállíthatja a hardvereket. Az Apolló-missziók idején a regolit megrongálta az űrruhákat és a belélegzett portól az űrhajósoknál szénanátha-szerű tünetek jelentkeztek.
Ugyancsak kétségeket kelthet a Mars Dune Alpha esetében, hogy az ember még soha nem hozott Mars-talajmintát a Földre, így az Iconnak szimulálnia kellett ezt az anyagot, feltételezésekre hagyatkozva, például arra, hogy bazaltban gazdag.
A struktúra 3D-s nyomtatása egy hónapot vett igénybe. Ehhez egy óriási nyomtatókart használnak, amelyen egy fúvócső vonja ki egyenletesen a lávakrétát. A struktúra alaprajzának körvonalazásával kezdik, majd jönnek a rétegek és úgy építik felfelé, mint egy agyagedényt.
A Mars Dune Alpha az Icon által épített első olyan struktúra, amelyre 3D-s nyomtatott tetőt tettek. A tető oldalai úgy találkoznak az építmény tetején, mint két hullám az óceánban. A paneleket külön nyomtatták ki, majd hozzáadták a tetőszerkezethez.
Az Icon, amelynek 57,2 millió dolláros szerződése van a NASÁ-val a holdépítkezésekkel kapcsolatos kutatásokra és fejlesztésekre, olyan épületterveket rendelt, amelyek megvédhetnek egy négy fős csapatot a meteoritoktól, holdrengésektől, sugárzásoktól és a gyors hőmérséklet-változásoktól.
Közben vákuumkamrákban folynak a kísérletek a regolit megolvasztásával. Ezek a kamrák a Hold levegő nélküli körülményeit szimulálják, és egyben lehetőséget biztosítanak a kutatóknak, hogy teszteljék az extrém hőmérsékleteket. Ballard szerint láthatóan működnek a nagyobb mechanikai rendszerek és most megpróbálják egyensúlyba hozni az anyag erejét és merevségét.
Tesztelik az olvasztáshoz használt lézerek erejét, a hűtés időtartamát és a regolit geokémiai összetételét, amely változhat lelőhelyétől függően, mert a különböző alkotóelemeinek más és más az olvadási hőfoka. Jelenleg az MMPACT-csapat külön teszteli a lézeres és a mikrohullámos olvasztást, a tervek szerint idővel megkísérlik e két technológiát együtt alkalmazni.
A vákuumkamrában a 3D-s nyomtatással is kísérleteznek, először egy leszállópálya darabjaival. Ennél az infraktruktúránál fontos szempont, hogy az űrhajó által felkavart por ne tegyen kárt olyan fontos építményekben, mint a sugárzástól védő pajzsok, garázsok, utak, és hogy a porfelhő ne zavarja a leszállási körülményeket.
A Holdra és a Marsra szánt építkezési tervek hasznosak lehet a Földön is, például alternatívákat adhatnak a betonra, amelynek egyik alkotóeleme, a cement gyártása súlyosan környezetszennyező, a globális karbonlábnyom 8%-át jelenti.
Ugyanígy hasznos lehet a földi építkezéseken az a tapasztalat, amit a 3D nyomtatások során megszereznek.
A kutatók olyan építőanyagon is dolgoznak, amelyben a holdbéli regolitot vegyítenék szarvasmarha-proteinnel, mert ennek súlya a beton tizede. Az anyagot tavaly nyáron a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén tesztelték először.
(szeretlekmagyarorszag.hu)
