Se la NASA stabilisse una presenza permanente sulla Luna, le case degli astronauti potrebbero essere realizzate con nuovo cemento disidratato stampabile in 3D. L’altra novità è che, un giorno, anche la vostra casa sulla Terra potrebbe essere realizzata con questo prodotto: accelerando il processo di costruzione, questo composto a base di zolfo potrebbe diventare applicabile sia sul nostro territorio natale che su quello lunare.
Artemis III – il cui lancio è previsto per settembre 2026 – non segnerà solo il ritorno dell’umanità sulla Luna dopo più di 50 anni. Sarà anche la prima missione ad esplorare il polo sud lunare, il sito proposto per il campo base della NASA.
Costruire una base sulla Luna richiederà una grande fornitura di infrastrutture lunari: piattaforme di lancio, rifugi e bloccanti le radiazioni. Ma il trasporto del calcestruzzo dalla Terra alla superficie lunare ha un prezzo elevato. Secondo Ali Kazemian, ricercatore di costruzioni robotiche presso la Louisiana State University (LSU), inviare solo 1 kg di materiale sulla Luna costa circa 1,2 milioni di dollari. Invece, la NASA spera di creare materiali dal suolo lunare ed eventualmente adattare le stesse tecniche per la costruzione su Marte.
Il calcestruzzo tradizionale richiede grandi quantità di acqua, un bene che sarà scarso sulla Luna ed estremamente importante per sostenere la vita o la ricerca scientifica, secondo l’American Society of Civil Engineers. Sebbene i precedenti progetti della NASA abbiano testato composti che potrebbero essere utilizzati per produrre il “cemento lunare”, stanno ancora lavorando per creare il materiale adatto senza acqua.
Quindi i ricercatori della LSU stanno perfezionando la formula, sviluppando un nuovo cemento a base di zolfo, che riscaldano fino a quando non si scioglie per unire insieme il materiale senza bisogno di acqua. In un lavoro recente, il team ha mescolato il cemento senz’acqua con il suolo lunare e marziano simulato per creare cemento stampabile in 3D, che è stato utilizzato per assemblare pareti e travi. “Abbiamo bisogno di una costruzione automatizzata e la NASA ritiene che la stampa 3D sia una delle poche tecnologie praticabili per costruire infrastrutture lunari”, rafforza Kazemian.
Oltre a bypassare la necessità di acqua, il cemento può resistere a temperature estreme e asciugarsi più rapidamente rispetto ai metodi tradizionali. Il gruppo ha utilizzato una polvere già pronta per i propri esperimenti, ma sulla Luna e su Marte gli astronauti possono estrarre lo zolfo dal suolo superficiale.
Per verificare se il cemento può resistere al duro ambiente lunare, il team ha posizionato le strutture in una camera a vuoto per settimane, analizzando la stabilità del materiale a diverse temperature. Inizialmente, i ricercatori temevano che le condizioni di freddo sul lato oscuro della Luna potessero far sì che il composto si trasformasse in un gas attraverso un processo chiamato sublimazione, come avviene quando il ghiaccio secco salta la sua fase liquida ed evapora direttamente. Tuttavia, hanno scoperto che il cemento può, infatti, resistere all’ambiente ghiacciato del polo sud lunare senza perdere la sua forma.
Alcune condizioni, come la gravità ridotta, potrebbero addirittura funzionare a favore del calcestruzzo. L’esperimento ha testato strutture come muri e piccole torri circolari, ciascuna realizzata impilando diversi strati di cemento. “Una delle principali sfide della stampa 3D su larga scala è la distorsione di questi strati spessi e pesanti”, sottolinea Kazemian. “Ma quando la gravità è inferiore, questo può aiutare a prevenire la deformazione degli strati”.
Kazemian e i suoi colleghi hanno recentemente trasferito la tecnologia al Marshall Space Flight Center della NASA a Huntsville, in Alabama, per implementare il loro progetto in un sistema robotico su larga scala e testare la costruzione in camere a vuoto più grandi. Se adottato, il cemento verrà probabilmente utilizzato per strutture lunari più alte come habitat e scudi antiradiazioni. I progetti più piatti, come una piattaforma di atterraggio, utilizzeranno probabilmente tecnologie basate sul laser per fondere il suolo lunare in una struttura ceramica.
Tuttavia, potrebbero non esserci molti test che possiamo fare sulla Terra. Secondo Philip Metzger, fisico planetario dell’Università della Florida Centrale recentemente in pensione dal Kennedy Space Center della NASA, l’efficacia del calcestruzzo può diminuire con il passaggio dal terreno simulato a quello reale. “C’è una chimica nei campioni provenienti da questi pianeti che i simulatori non possono riprodurre perfettamente”, dice. “Quando invieremo missioni su questi pianeti per testare la tecnologia utilizzando il suolo reale, potremmo scoprire che dobbiamo migliorare ulteriormente la tecnologia per farla funzionare in questo ambiente”.
Ma Metzger vede ancora il calcestruzzo a base di zolfo come una base vitale per importanti ordini per i prossimi progetti planetari. Le future missioni su Marte potrebbero richiedere strade da e verso i siti di estrazione del ghiaccio, nonché la pavimentazione attorno agli habitat per creare zone di lavoro prive di polvere. Da questo punto di vista, questo nuovo cemento rende questi obiettivi lontani un po’ più vicini alla realtà.
Il prodotto potrebbe anche favorire la costruzione sulla Terra. Kazemian vede il nuovo materiale come una potenziale alternativa al cemento tradizionale, soprattutto nelle aree con carenza d’acqua o eccesso di zolfo. Parti del Medio Oriente, ad esempio, hanno abbondanti quantità di zolfo come risultato della produzione di petrolio e gas.
Inoltre, secondo Metzger, la tecnologia potrebbe diventare particolarmente utile nelle aree disastrate con catene di approvvigionamento interrotte. Potrebbe anche avere applicazioni militari per la costruzione rapida di strutture come edifici di stoccaggio. “Questo è fantastico per le persone che lavoreranno su un altro pianeta e non avranno molto supporto”, afferma Metzger. “Ma ci sono già molti analoghi qui sulla Terra.”
(fonte: MIT Technology Review)
