3Dプリントされた月の雷石レンガは宇宙の過酷な環境にも耐えられる

1960 年代に初めて宇宙飛行が行われて以来、人類は宇宙の惑星を訪れるだけでなく、そこに住むことを夢見てきました。月や火星での生活はSFのように思えるかもしれませんが、実際にはいくつかの組織が積極的に取り組んでおり、3Dプリンティングはその成功の鍵の1つとなるかもしれません。そして今、それは実現可能性に一歩近づいたかもしれない。
△火星前哨基地の居住空間概念図
2022年10月29日、アンタークティックベアは、フロリダ大学の研究者が、月の雷石と塩水で作られたアルテミスベースキャンプの基地を建設するために使用できる3Dプリントレンガの作成に成功したことを知りました。

これは、宇宙空間での住宅建設に 3D プリントを適用する最初の取り組みではありません。実際、これを実現しようとしているプロジェクトはすでにいくつかあります。これには、月面レゴリス（月面の土や岩の堆積物）が居住可能な環境を作るために使用できるかどうかを判断するための国際宇宙ステーションでの Redwire のテスト、NASA が AI Space Factory と共同で現在行っている月面居住施設の 3D プリントに関する作業、ワシントン州立大学による火星での 3D プリントに関する研究が含まれます。しかし、これまでのところ、それは比較的仮説的なものでした。これは、サンダーストーンレンガが宇宙空間の過酷な環境に耐えられることを示す最初のプロジェクトの 1 つです。
△月の岩石は、月の表面にある岩石、塵、物質で構成されています（画像提供：NASA）
3Dプリントされた月のレンガは過酷な環境にも耐えられる
3Dプリントの月面レンガプロジェクトは、カリフォルニア大学サンフランシスコ校（UCF）の技術・航空宇宙工学部の准教授ラナジェイ・ガウシュ氏が率いる研究者らが主導した。その成果は、雑誌『Ceramics International』の最新号に「成形された火星と月の表土の微細構造と機械的特性に対する焼結温度の影響」と題する論文として発表された。主著者は研究助手のピーター・ウォーレン氏だが、共著者にはナンディニ・ラジュ氏、ホセイン・エブラヒミ氏、ミロス・クルスマノビッチ氏、航空宇宙工学教授のシータ・ラガヴァン氏とジャヤンタ・カパ氏が含まれる。彼らは、3D プリントされた月の雷石レンガを使って、月に固定されたアルテミス基地キャンプを建設できるかどうかを調べようとしていました。

関連論文リンク: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884222027560
レンガを作成するために、研究チームは、塩水とUCFのエキソリス研究所のエキソリス粉末から作られたバインダーを使用したバインダージェッティング法を使用しました。バインダージェッティングは、レーザーで溶かすのが難しいセラミックのような材料に特に適しているため、最適な技術です。グース氏はさらに、これによりサンダーストーンをベースにした地球外製造業に大きな可能性が生まれると指摘した。最初の緑色の部分は比較的弱いですが、最高1,200度の温度で焼いた後のレンガは目的を果たすのに十分な強度になります。
△カリフォルニア大学機械航空工学部の准教授ラナジェイ・ゴーシュ氏と大学院研究助手ピーター・ウォーレン氏が、月と火星の雷石と塩水を模して作った円筒形のレンガを披露（画像提供：カリフォルニア大学）
そして、その結果は間違いなく有望です。研究者たちは、その結果できた円筒形のレンガが地球の大気圧の2億5000万倍もの圧力に耐えられることを発見した。これは、バインダージェッティングが将来、宇宙の材料や構造物の構築に利用される可能性があることを示唆しています。最も重要なのは、宇宙にある資源を使って地球外構造物を建設できることを示していることです。この経路を開拓することで、将来のミッションでは、建築資材の輸送に伴う貴重なスペースと重量の制約が軽減され、居住可能性がはるかに高まる可能性があります。
ゴーシュ氏は次のように結論付けた。「この研究は、宇宙探査コミュニティで進行中の、地球外資源をその場で利用することと地球から物質を輸送することのバランスを見つけるという議論に貢献する。豊富なレゴリスを利用する技術をさらに開発すれば、月、火星、その他の惑星に将来ベースキャンプを設置し、拡張する準備がより整うだろう。」

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