Fabricação dos maiores tijolos simuladores de regolito lunar sinterizados por micro-ondas uniformes do mundo.
A descoberta de recursos de energia lunar e altos custos de transporte levaram a inovações no uso do regolito lunar para construção. O Korea Institute desenvolveu um método para produzir materiais de construção fortes e homogêneos usando sinterização por micro-ondas, o que poderia reduzir significativamente o custo do desenvolvimento da infraestrutura lunar.
Recursos Lunares e a Missão Artemis
A recente descoberta de recursos energéticos na Lua, como gelo de água, reorientou o interesse para seu potencial como um centro sustentável para exploração espacial. A NASA também anunciou a missão Artemis, visando a presença humana de longo prazo na superfície lunar. No entanto, a expansão da infraestrutura, como a construção da base lunar, desempenha um papel vital.
No entanto, transportar materiais de construção da Terra para a superfície lunar por meio de módulos de pouso incorre em um custo significativo de 1,2 milhões de dólares por quilo. O peso se traduz diretamente em custo, tornando o transporte de materiais de construção da Terra para a Lua quase impossível.
Tecnologias inovadoras de construção lunar
Para resolver esse problema, o Instituto Coreano de Engenharia Civil e Tecnologia de Construção (KICT, Presidente Kim, Byung-Suk) desenvolveu tecnologia para produzir materiais de construção usando recursos in situ da Lua.
O recurso in situ mais prontamente disponível na Lua é o regolito lunar, que é o solo da superfície da Lua. Utilizar o regolito lunar pode levar à economia de custos. Composto de partículas finas, o regolito lunar pode ser sinterizado por meio do calor. No entanto, em ambientes espaciais, considerações de eficiência energética são cruciais para a aplicação de calor. E as micro-ondas são particularmente vantajosas em termos de eficiência energética.
A equipe de pesquisa (Dr. Jangguen, Lee, Dr. Young-Jae, Kim, Dr. Hyunwoo, Jin) liderada pelo Dr. Hyu-Soung, Shin na Divisão de Pesquisa de Construção Inteligente e Futura do KICT, utilizou sinterização por micro-ondas para produzir blocos de simulador de regolito lunar por meio de aquecimento e compactação.
Vantagens da sinterização por micro-ondas no espaço
Ao usar micro-ondas para aquecer o regolito lunar, pontos quentes e frios localizados podem se formar. Esses pontos levam à fuga térmica localizada, dificultando o aquecimento e a sinterização uniformes. Para resolver isso, um programa de aquecimento gradual com temperatura e tempo de permanência específicos foi estabelecido. Além disso, o regolito lunar contém substâncias voláteis, incluindo água. O aquecimento desses materiais voláteis pode causar rachaduras internas durante a sinterização. A equipe de pesquisa mitigou a formação de rachaduras usando simulador de regolito lunar pré-aquecido sob condições de vácuo a 250 °C.
Para avaliar a completude dos blocos sinterizados destinados a materiais de construção, os blocos produzidos foram perfurados em locais específicos. A densidade média, porosidade e resistência à compressão das amostras perfuradas foram de aproximadamente 2,11 g/cm³, 29,23% e 13,66 MPa, respectivamente. Os desvios padrão correspondentes foram 0,03, 1,01 e 1,76, confirmando a homogeneidade dos blocos sinterizados.
O KICT garantiu tecnologia para produzir materiais de construção usando regolito lunar. O plano é validar essa tecnologia em ambientes espaciais. Ao verificá-la sob condições espaciais, podemos atender melhor à crescente demanda por tecnologia de construção espacial.
Perspectivas futuras para a infraestrutura lunar
O Dr. Shin disse: “Muitos estudos anteriores de construção espacial relacionados à tecnologia de sinterização por micro-ondas resultaram em corpos sinterizados pequenos ou heterogêneos”. Ele ainda expressou planos de utilizar essa tecnologia para várias necessidades de construção de infraestrutura na superfície lunar no futuro.
Referência: “Processo de fabricação otimizado de blocos homogêneos sinterizados por micro-ondas do simulador de regolito lunar KLS-1” por Hyunwoo Jin, Jangguen Lee, Li Zhuang, Sun Yeom, Hyu-Soung Shin e Young-Jae Kim, 30 de março de 2024, Revista de Engenharia de Construção.
DOI: 10.1016/j.jobe.2024.109193
A pesquisa para este trabalho foi realizada sob o Programa de Pesquisa KICT (projeto n.º 20230081-001 e 20240184-001, Desenvolvimento de Simulador Ambiental e Tecnologias Avançadas de Construção sobre TRL6 em Condições Extremas) financiado pelo Ministério da Ciência e TIC. Um artigo explicando os resultados desta pesquisa foi publicado na última edição do Journal of Building Engineering, um renomado periódico internacional na área de Engenharia Civil (IF:6.4).
