宇宙建築の未来: イタリアの科学者が月の土壌を3Dプリントに利用

宇宙建築の未来: イタリアの科学者が月の土壌を3Dプリントに利用
人類が宇宙探査のペースを加速し続けるにつれ、3Dプリント技術を使って月面に建物を建てるというアイデアが徐々に現実味を帯びてきています。この技術の核心は、月の表面にある天然資源、つまり、何百万年にもわたる隕石やその他の宇宙粒子の衝突によって形成された緩い岩石層である月の土壌(月のレゴリスとも呼ばれる)を利用することにあります。月の土壌を 3D プリント材料に変換できれば、宇宙飛行士は月面に直接インフラを構築でき、地球から材料を輸送するコストと複雑さが大幅に軽減されます。



GLAMS プロジェクト: 月の土で未来を印刷
GLAMS (付加製造および月面モニタリングのための地質学的ポリマー) は、イタリア宇宙機関が資金提供している先駆的な研究プログラムであり、月の土壌をベースとした建築材料を開発し、3D 印刷技術を通じて月面基地の建設を可能にすることを目的としています。 2023年の開始以来、この2年間のプロジェクトには、パドヴァ大学の宇宙研究活動センター(CISAS)、ジェノヴァのCNR凝縮物質化学・エネルギー技術研究所(ICMATE)、マッサ・ロンバルダの3Dプリント専門家WASPの科学者が集まり、月面居住の夢に一歩近づくために協力しています。



GLAMS プロジェクトの初期段階では、月のレゴリスから作られたジオポリマー バインダーの開発と最適化に重点が置かれています。具体的には、パドヴァ大学のルカ・ヴァレンティーニ教授とジョルジア・フランキン教授が、月の土壌粒子と化学活性化を利用してセメントのようなジオポリマー材料を作成した。 ICMATE チームのメンバーはその後、レゴリスベースの混合物に発泡剤を加えて、印刷可能な粘度とマクロ多孔質構造を持つ建築材料を作成し、3D 印刷用の材料を準備する作業に取り組んできました。



3Dプリントのテストと最適化
WASP が提供した 40100 LDM 3D プリンターが実験の主要機器となりました。このプリンターは、粘土、石器、磁器、陶器などの液体を大量に消費する材料を扱えるように設計されており、手動給紙システムの押し出し機はコンクリートやジオポリマー材料を扱うための機能が強化されています。このプリンターにより、チームは新しい材料の印刷可能性と最終構造の強度と完全性を正確にテストすることができました。印刷された構造物にはセンサーが埋​​め込まれ、時間の経過とともにどのように変化するか、また微小隕石の衝突にどのように反応するかを監視できるようになります。科学者たちは、これらの構造物が小規模な隕石の衝突に耐えられるだけでなく、月面の急激な温度変化にも適応できることを確認する必要がある。

△1-印刷ステータスインジケータLEDバー; 2-インタラクティブインターフェース; 3-ネットワーク接続; 4-スクリュー押出機; 5-大判印刷

将来を見据えて<br /> GLAMS プロジェクトはまだ初期段階ですが、有望な進歩が遂げられています。国際宇宙会議で、3Dプリントされた最初のジオポリマーのサンプルが発表されました。サイズは小さいものの、月面への人類の恒久的な居住に向けた重要な一歩を象徴しています。技術が進歩し続けるにつれ、近い将来、GLAMS プロジェクトが月面における半永久的な人類居住地の確立、宇宙機関のニーズへの対応、そして宇宙における長期的な人類の存在の促進に貢献すると考えられる理由があります。

GLAMS に加えて、月の土壌の応用可能性を探る同様のプロジェクトが世界中にいくつかあります。たとえば、テキサス大学エルパソ校と NASA の共同プロジェクトでは、月と火星の土壌をベースにした充電式バッテリーを開発しています。これらのナトリウムイオンバッテリーは、地球上での使用に適しているだけでなく、将来の宇宙ミッションに信頼性の高い電源を提供することも期待されています。これらの取り組みは、人類の宇宙探査における新たな章を共同で書き始めていると言えるでしょう。

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