Impresión en 3D y simulaciones: así nacen los proyectos lunares de la ESA

Después de más de medio siglo como centro tecnológico de la Agencia Espacial Europea (ESA), ESTEC ha acumulado una gran cantidad de objetos. Ya sean exóticos u ordinarios. Cada uno cuenta una historia: de inspiración y perseverancia, de pasos hacia adelante y hacia atrás, de exploración, descubrimiento y sorpresa. El objetivo de 'ESA ESTEC in 99 objects', la muestra que la organización ha puesto a disposición del público ahora, es trazar el viaje cósmico de Europa a través de estos artefactos que dejaron los científicos e ingenieros que ayudaron a lanzar más de 180 misiones. Rodeados por esos 99 artilugios (y muchos más), unos 3.000 expertos internacionales trabajan actualmente en 153 laboratorios ESTEC en las misiones –y desarrollando nuevos instrumentos– que definirán las próximas décadas en el espacio. ¿Cómo lo hacen en concreto?

Simulando el polvo lunar

El polvo en la superficie de la Luna puede ser un material muy útil para misiones de exploración a largo plazo. Al depender de los recursos locales, las misiones serán más sostenibles, más baratas y menos complejas. Las muestras de polvo recuperadas de la superficie de nuestro satélite, llamadas regolito, contienen oxígeno. Sin embargo, éste está ligado químicamente y no se puede extraer fácilmente. En ESTEC sí. Lo liberan mediante un método llamado electrólisis de sales fundidas. El sistema se lleva a cabo colocando polvo lunar simulado en una bandeja de metal junto con cloruro de calcio fundido para que sirva como electrolito, calentándolo a 950° C. A esta temperatura, el polvo lunar permanece sólido. Luego se electrifica, lo que permite la extracción de oxígeno. 

© ESA

Como beneficio adicional, este proceso también convierte dicho polvo en aleaciones metálicas utilizables. Actualmente se está trabajando para perfeccionar el proceso, por ejemplo, reduciendo la temperatura de procesamiento. El objetivo final de los investigadores es diseñar una configuración piloto que se pueda operar en la Luna a largo plazo. La capacidad de producir oxígeno a partir de materias primas que se encuentran en la Luna sería de gran utilidad para los futuros colonos. No solo para aire respirable o combustible para cohetes, sino también para usar los metales que quedan en el proceso para imprimir en 3D el equipo necesario para las bases lunares. Esto permitiría futuras misiones tripuladas a largo plazo a la Luna.

Imprimiendo bloques de construcción en 3D

Este bloque se imprimió en 3D para el Centro Técnico ESTEC de la ESA a partir de un simulante de polvo lunar, para demostrar la viabilidad de construir una base lunar utilizando materiales locales (regolito). El bloque se exhibe actualmente en el pasillo del laboratorio de ESTEC en los Países Bajos. El diseño de se basa en una estructura hueca de celda cerrada, similar a los huesos de un pájaro, para proporcionar un buen equilibrio entre fuerza y ​​peso. El bloque se produjo en 2013 como parte de un proyecto más grande de la ESA en el que participaron socios de la industria. Esta investigación en los laboratorios ha continuado descubriendo nuevas técnicas de impresión 3D lunar, incluida la sinterización solar y la impresión cerámica. 

© ESA

El bloque de construcción pesa 1,5 toneladas y se ha producido utilizando una sal aglutinante como 'tinta'. «Hemos demostrado que la impresión 3D con material lunar es factible, en principio», dice Laurent Pambaguian, ingeniero de materiales y procesos, al frente del proyecto para la ESA. «En el futuro, podríamos establecer una base lunar para humanos imprimiendo regolitos en lugar de tener que transportar los suministros desde la Tierra». 

Por supuesto, muchas condiciones ambientales afectan la forma en que se podría construir un asentamiento lunar. Durante el estudio, han demostrado que esta tecnología de impresión 3D es compatible con un entorno de alto vacío y funciona a temperatura ambiente. Los grados varían enormemente a lo largo de los días y las noches en la superficie selenita, lo que significa que para una posible base lunar, los polos que siempre están iluminados por el Sol podrían ofrecer condiciones de temperatura más estables. 

Desarrollando nuevas tecnologías

Otros factores, como el control del polvo lunar, que es peligroso respirar, requerirán más estudios. Estos nuevos análisis se complementarán con otros ya llevados a cabo como:

• Ladrillos de polvo lunar impresos utilizando el calor del sol
• Piezas de cerámica impresas en 3D hechas de regolito lunar
• Base lunar con impresión 3D

Exolith Lab, una empresa ubicada en Orlando, Florida (EE UU) que trabaja con la NASA, desarrolla y produce simuladores, igualmente, de regolito lunares, marcianos y de asteroides. En su caso pueden adquirirse por particulares vía web.