Pesquisadores em Texas A&M College e o Universidade de Nebraska-Lincoln estão avançando um sistema de líquen sintético projetado para permitir a construção autônoma em Marte. Liderado pelo Dr. congrui Grace Jin, o projeto utiliza o solo nativo do planeta vermelho, conhecido como Regolith, para criar materiais de construção sem a necessidade de intervenção humana. Financiado por Programa inovador de conceitos avançados da NASAEsta pesquisa aborda o desafio de construir habitats milhões de quilômetros da Terra, onde o transporte de suprimentos de construção é caro e logisticamente difícil.
O Dr. Jin destaca o significado dessa nova abordagem. “O potencial dessa tecnologia auto-acrescentada em permitir a exploração e a colonização extraterrestres a longo prazo é significativa”.
O Dr. Jin atua como professor assistente no Programa de Tecnologia de Engenharia Mecânica e de Manufatura da Texas A&M College. Os colaboradores da Universidade de Nebraska-Lincoln incluem o Dr. Richard Wilson, Nisha Rokaya e Erin Carr. A pesquisa recebe apoio da estação de experimentos de engenharia da Texas A&M (TEES), a agência de pesquisa oficial da universidade.
Uma nova abordagem da construção espacial
O trabalho da equipe, publicado no Journal of Manufacturing Science and EngineeringApresenta um sistema de líquen sintético composto por materiais de vida projetados capazes de transformar o Regolith Marciano – em poeira, areia e rochas em conformidade – em componentes funcionais de construção sem assistência externa.
“Podemos construir uma comunidade sintética imitando líquenes naturais. Desenvolvemos uma maneira de construir líquenes sintéticos para criar biomateriais que colam partículas de regolith marcianas em estruturas. Em seguida, por meio de impressão 3D, uma ampla gama de estruturas pode ser fabricada, como edifícios, casas e móveis”, disse o Dr. Jin.
Limitações de métodos anteriores e inovação de comunidades sintéticas
Pesquisas anteriores exploraram o solo marciano de ligação com vários ligantes químicos, como baseados em magnésio, à base de enxofre e geopolímeros. Esses métodos geralmente requerem contribuição humana, limitando sua praticidade em Marte, dadas as restrições à mão de obra. Outros esforços envolveram tecnologias auto-acrescentadas mediadas por micróbios, incluindo biomineralização bacteriana e micélio fúngico como ligantes naturais. Embora promissores, essas abordagens geralmente dependem de uma única espécie microbiana que exige suprimentos contínuos de nutrientes, apresentando desafios para a operação totalmente autônoma.
Para superar esses desafios, a equipe de Jin projetou uma comunidade microbiana sintética totalmente autônoma, combinando várias espécies. Este sistema take away a necessidade de suplementação externa de nutrientes, emparelhando os fungos filamentosos heterotróficos, que produzem biominerais e suportam ambientes agressivos, com cianobactérias diazototróficas fotoautotróficas, que fixam o dióxido de carbono e o dinitrogênio para gerar nutrientes e oxigênio.
Dentro deste sistema simbiótico, as cianobactérias convertem gases atmosféricos em compostos orgânicos que suportam o crescimento fúngico, enquanto os fungos ligam íons metálicos às paredes celulares e facilitam a formação biominal. Os fungos também aumentam o crescimento cianobacteriano, fornecendo água, minerais e dióxido de carbono. Ambos os microorganismos secretam biopolímeros que melhoram a adesão e a coesão entre as partículas do Regolith Marciano, criando um materials consolidado adequado para a construção.
O projeto já passou para sua próxima fase: desenvolvendo tinta baseada em Regolith para imprimir estruturas biológicas usando a tecnologia de impressão 3D de redação direta de tinta. Esse avanço visa promover a viabilidade da construção sustentável e autônoma para futuras missões de Marte e outros ambientes extraterrestres.
Avanços na construção do habitat espacial
Anteriormente, NASA colaborou com o Universidade da Flórida Central (UCF) Para encontrar uma maneira de Estruturas de impressão 3D em Marte. Os pesquisadores concluíram que o solo marciano poderia ser processado em uma câmara que seria aquecida a aproximadamente 3.000 graus Fahrenheit (1648 ° C) para produzir oxigênio e steel fundido.
Empresa de pesquisa Fotecparte da Universidade de Ciências Aplicadas na Áustriatambém deu passos para estruturas impressas em 3D no espaço com um Iglu em miniatura impressa em 3D e canto de uma parede em um materials composto contendo “pó de Marte”. Os objetos foram criados como parte do Programa de Pesquisa em Tecnologia da Agência Espacial Europeia (ESA).
Os esforços da NASA para estabelecer habitats humanos se estendem além de Marte. Em parceria com a empresa de tecnologia de construção do Texas ÍCONENASA também pretende fabricar habitats lunares Até 2040, usando concreto feito de regolito de origem native – batatas fritas, fragmentos minerais e poeira encontrados na superfície lunar. Essa iniciativa, conhecida como Challenge Olympus, recebeu financiamento significativo da NASA – incluindo US $ 30 milhões em 2020 e US $ 57,2 milhões em 2022 – para desenvolver sistemas de impressão 3D capazes de construir edifícios lunares duráveis e permanentes.
Junte-se ao nosso evento Additive Manufacturing Benefit (AMAA) em 10 de julho, onde os líderes da AM da aeroespacial, do espaço e da defesa se reúnem para compartilhar idéias da missão crítica. On-line e grátis para participar. Proteja seu lugar agora.
Quem ganhou o 2024 Prêmios da indústria de impressão 3D?
Assine o Boletim da indústria de impressão 3D Para acompanhar as últimas notícias de impressão 3D.
Você também pode nos seguir LinkedIne assinar o Indústria de impressão 3D YouTube canal para acessar conteúdo mais exclusivo.
Mostra os programas de imagem Um habitat sintético. Imagem by way of Texas A&M College School of Engineering.