این جاست که می‌توان چاپ سه بعدی را وارد کرد که به فضا نوردان امکان ساخت هر نوع کلونی قمری مورد نیاز را با مواد اولیه می‌دهد. بخش اعظم هیجان پیرامون چاپ سه بعدی در فضا بر استفاده از آن برای ساخت ساختمان‌هایی از سنگ قمری متمرکز شده است. به دنبال راه‌هایی هستیم که بتوانیم طیف وسیعی از قطعات مهندسی را با استفاده از فقط رگولیت چاپ کنیم. روش ما شامل استفاده از لیزر برای تبدیل مقدار بسیار کمی از انرژی به گرماست که می‌تواند دانه‌های رگولیت را با هم ذوب و همجوش کند تا یک قطعه نازک اما جامد از مواد تشکیل دهد. اما تحقیقات من نشان می‌دهد که استفاده از خاک قمری برای تهیه آزمایشگاه‌های ساخت قمری که مؤلفه‌های جایگزینی برای انواع تجهیزات خواهند شد، در واقع ممکن است عملی‌تر باشد.
چاپ سه بعدی، که از لحاظ فنی به عنوان ساخت افزودنی شناخته میشود، شامل یک گروه پیشرفته از فناوری‌هاست که می‌توانند محصولات فیزیکی‌ای از تقریباً هر شکل یا پیچیدگی هندسی را از طرح‌های دیجیتالی تولید کنند. این فناوری در حال حاضر می‌تواند چیزهایی را از یک پالت عظیم از مواد از جمله فلزات، سرامیک و پلاستیک ایجاد کند که برخی از آنها می‌توانند برای ساخت تجهیزات در حد دقت فضایی استفاده شوند.
توضیح تصویر: چاپ سه بعدی با خاک ماه. تانوس گولاس ، نویسنده ارائه داد
چاپ سه بعدی علاوه بر مزیت کار با حداقل مشارکت انسانی، مزیت دیگری نیز دارد. شما می‌توانید فقط دکمه چاپ را بزنید و منتظر محصول نهایی باشید. این بدان معناست که حتی می‌توان از راه دور نیز کار کرد. از نظر تئوری، می‌توانید یک پرینتر سه بعدی را قبل از خدمه انسانی به ماه (یا هر مکان فضایی دیگر) ارسال کنید، که می‌تواند قبل از رسیدن فضا نوردان، ساخت سازه‌ها را آغاز کند.
البته چالش‌های قابل توجهی وجود دارد. چاپ سه بعدی در درجه اول برای استفاده بر روی زمین ساخته شده است و با تکیه بر برخی از ثبات‌های ثقل و ثبات دما برای کار به همان شکلِ طراحی شده، ساخته شده است. چاپ سه بعدی تاکنون از موادی که به نحو قابل توجهی دارای پیچیدگی‌هایی کمتر از مواد موجود در سطح ماه یا مریخ هستند استفاده می‌کرده است.
چاپ با خاک ماه
ماه پوشیده از رگولیت است، ماده‌ای سست و پودری که از میلیون‌ها سال بمباران سطح ماه توسط شهاب سنگ‌ها تشکیل شده است. این به تدریج لایه‌های بالایی بستر را به ماده‌ای شبیه خاک تبدیل ساخته است که از دانه‌هایی به ابعاد کمتر از چند میلی متر تشکیل شده‌اند. در حالی که در تئوری می‌توانید از رگولیت استفاده کنید برای ساخت افزودنی، و برای خانه‌های چاپ سه بعدی یا حتی اجزای اساسی‌تر مانند آجر و سیمان، با این، به مواد اضافی دیگری از کره زمین مانند چسب‌های مایع نیاز خواهید داشت تا با رگولیت مخلوط کنید.من و همکاران من به دنبال راه‌هایی هستیم که بتوانیم طیف وسیعی از قطعات مهندسی را با استفاده از فقط رگولیت چاپ کنیم. روش ما شامل استفاده از لیزر برای تبدیل مقدار بسیار کمی از انرژی به گرماست که می‌تواند دانه‌های رگولیت را با هم ذوب و همجوش کند تا یک قطعه نازک اما جامد از مواد تشکیل دهد. با تکرار این فرآیند برای چندین بار و اضافه کردن لایه‌های بیشتر به ترتیب، در نهایت می‌توانیم یک شیء سه بعدی بسازیم.
توضیح تصویر: اجزای کوچک می‌توانند به سرعت و بدون نیاز به مواد دیگر ساخته شوند. تانوس گولاس ، نویسنده ارائه داد
هر لایه به ضخامت یک میلی متر است و به این لحاظ ساختن سازه‌های بزرگ مانند دیوارها یا پناهگاه‌های کامل باعث میشود زمانی طولانی‌ای که غیر عملی است طول بکشد. در عوض، برای تولید اشیاء با جزئیات بسیار کوچکتر، مانند فیلترهای گرد و غبار یا فیلترهای آب، که به طور معمول به سوراخ‌های کمتر از میکرون (0.001 میلی متر) نیاز دارند، بسیار بهتر است. در صورت آسیب دیدن یا فرسودگی، چاپ سه بعدی به ویژه برای تکرار کردن اجزای حیاتی بسیار مفید خواهد بود، و نیاز به تعویض، سریعتر از آنچه که یک کشتی هوایی طول می‌دهد تا از زمین یک محصول جدید بیاورد، را تأمین می‌کند.
برای فهمیدن چگونگی به کار بردن این چاپ‌های سه بعدی در فضا، ما تحقیقاتی را درمورد مواد و فرآیندهای مختلف انجام داده‌ایم و سعی کرده‌ایم درک کنیم که چگونه شرایط روی ماه می‌تواند بر آنها تأثیر بگذارد. بدون یک موجودی آماده از رگولیت واقعی، از موادی استفاده کردیم که ترکیب شیمیایی و مواد معدنی آن را تقلید می‌کند. چاپ سه بعدی، که از لحاظ فنی به عنوان ساخت افزودنی شناخته میشود، شامل یک گروه پیشرفته از فناوری‌هاست که می‌توانند محصولات فیزیکی‌ای از تقریباً هر شکل یا پیچیدگی هندسی را از طرح‌های دیجیتالی تولید کنند. این فناوری در حال حاضر می‌تواند چیزهایی را از یک پالت عظیم از مواد از جمله فلزات، سرامیک و پلاستیک ایجاد کند رگولیت در شرایط بسیار متفاوتی تا حد یک بمباران شهاب سنگی شکل گرفته است، لذا برای ما کاملاً پیچیده است که تعامل آن را با لیزر مطالعه کنیم و از آن دانش استفاده کنیم تا تخمین بزنیم که چطور واکنش واقعی رگولیت انجام میشود. (به راستی لازم است بدانیم چه چیزهایی از فرود آمدن روی ماه یاد گرفتیم و چرا رفتن به آن را متوقف کردیم.)
ما هنوز باید مواد و تعامل آنها با فرآیند چاپ سه بعدی را بهتر بشناسیم و مهندس راه حل‌های فنی جدید برای غلبه بر هر گونه محدودیتی باشیم. در این مرحله، حتی برای ما دشوار است که بدانیم چه مواردی ممکن است اشتباه پیش بروند. اما یک مرحله بعدی خوب برای آزمایش، انجام چاپ سه بعدی با رگولیت واقعی خواهد بود. نمونه‌های موجود در زمین بسیار محدود هستند، اما با توجه به این که بشریت آماده ورود به دوره جدیدی از فعالیت های قمری است، ممکن است به زودی یک موجودی آماده از رگولیت به بازار عرضه شود.
منبع: تانوس گولاس - Loughborough University
