Simüle edilmiş ay tozu, yerleşim yerleri için LEGO benzeri bloklara dönüştü

Ay’daki kalıcı yapılar zaten orada olan bir şeyle başlayabilir: Ay tozu. Arkansas Üniversitesi’nin yeni araştırması, ayı kaplayan gevşek malzeme olan saf regolitin LEGO benzeri tuğlalara 3D olarak basılabileceğini gösteriyor. Bunu inşaat için kullanmak, gelecekteki Ay yerleşimlerine doğru çalışırken NASA’nın Dünya’dan göndermesi gereken miktarı azaltabilir.

Araştırma dergide yayımlandı npj İleri Üretim. O zamanlar U of A öğrencisi olan Cole McCallum ilk yazardı. Makine mühendisliği yardımcı doçenti Wan Shou, kıdemli yazardı.

Araştırmacılar, lazer toz yatağı füzyonu adı verilen bir 3 boyutlu baskı biçimini kullandılar. İnce bir toz düz bir yatak boyunca yayılır, ardından lazer gibi yüksek güçlü bir ışık kaynağı, sinterleme olarak bilinen bir işlem yoluyla tozu eritir. Yatak alçaltılır, daha fazla toz uygulanır ve bir sonraki katman oluşturulur.

Ay regoliti, Dünya’daki toprağın aksine, hiçbir organik madde içermez. Milyarlarca yıl boyunca asteroitlerin, mikrometeoritlerin ve diğer uzay enkazlarının Ay’ın yüzeyine çarpmasıyla oluşan gevşek, pürüzlü parçacıklardan oluşur. U of A araştırmacıları deneyleri için, 1960’larda ve 1970’lerin başlarında Apollo misyonları sırasında toplanan örnekleri taklit etmek üzere tasarlanmış, ticari olarak temin edilebilen bir malzeme olan Lunar Highlands Regolith Simulant’ı (LHS-1) kullandılar.

Bağlayıcı olmadan yazdırma

Diğer araştırmacılar, 3D baskı nesnelerinde ay regolitli bağlayıcılar kullandılar. Ancak bu bağlayıcı maddelerin Dünya’dan Ay’a taşınması gerekecek. U of A araştırmacıları, ay regolit simülanının, nispeten düşük güçlü bir ışık kaynağı kullanılarak inşaat için yeniden yapılandırılabilir yapı blokları halinde bir bağlayıcı olmadan doğrudan sinterlenebileceğini gösteren ilk kişilerdi.

McCallum, “Bağlandığı başka hiçbir şey yok. Regolit tozu kendi kendine bağlanıyor” dedi.

Araştırmacılar, bazıları haç şeklinde ve diğerleri H harfi şeklinde olan birkaç santimetre genişliğinde bloklar bastılar. İki temsili şekil, daha büyük yapılar inşa etmek için LEGO’lar gibi bir araya getirilebilir. Ancak saf regolitten yapılan nesneler bağlayıcılarla basılan nesnelere göre daha gözenekli ve yapısal olarak daha zayıftır.

McCallum, “Yaptığımız bu yapılar kendi kendini destekleyebilir” dedi. “Fakat sürecimizin şu anda başka yükleri destekleyen bir şey için kullanılabileceğini söylemekte tereddüt ediyorum.”

Shou’ya göre mikro yerçekimi ve vakum ortamlarındaki bu süreci anlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç var. Ayrıca tuğlaların mekanik performansı da pratikte faydalı olacak şekilde optimize edilmelidir. Bildirilen yaklaşımın, ayda kalıcı bir yerleşim için bileşenler ve yapılar oluşturmanın etkili bir yolunu sağlayabileceği konusunda iyimser.

Araştırmaya erken başlangıç

Little Rock yerlisi olan McCallum, U of A’daki lisans eğitiminin başlarında Shou’nun laboratuvarında çalışmaya başladı.

McCallum, “Lisans öğrencilerinin araştırmaya daha fazla dahil olması gerektiğine dair gerçekten güçlü bir inancı vardı” dedi.

McCallum, Mayıs ayında hem makine mühendisliği hem de fizik alanlarında derecelerle mezun oldu. Fransa’da yüksek lisans derecesi almak üzere 3.400’den fazla başvuru arasından 30 bursiyerin seçildiği Lafayette Bursu’nun açılışını aldı. Program Amerika Birleşik Devletleri’nin 250. yıldönümünü kutlamak için oluşturuldu.

McCallum, Toulouse’da Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace’de veya Fransa’nın önde gelen havacılık ve uzay mühendisliği okullarından biri olan ISAE-SUPAERO’da havacılık ve uzay mühendisliği okuyor. Her ne kadar McCallum odak noktasını Shou’nun laboratuvarında sürdürdüğü katmanlı imalat çalışmalarından kaydırmış olsa da, proje ona araştırmayla ilgili temel dersler verdi.

“Bir araştırmacı olarak karşılaştığınız tüm sorunları düzeltmenize ve bunların üstesinden gelmenize yardımcı olur. İlk seferde yaptığım birçok hata var” dedi. “Diğerlerinden bir adım önde başlamak ve bu hataları erkenden yapmak gerçekten güzeldi.”