Des chercheurs de l'UCF créent des briques de régolithe lunaire qui pourraient être utilisées pour construire le camp de base d'Artemis

Oct 06, 2023

Dans le cadre du programme Artemis de la NASA visant à établir une présence à long terme sur la lune, il vise à construire un camp de base Artemis qui comprend une cabine lunaire moderne, un rover et une maison mobile. Cet habitat fixe pourrait potentiellement être construit avec des briques faites de régolithe lunaire et d'eau salée, grâce à une découverte récente d'une équipe de chercheurs de l'UCF.

Le professeur agrégé Ranajay Ghosh du Département de génie mécanique et aérospatial de l'UCF et son groupe de recherche ont découvert que les briques de régolithe lunaire imprimées en 3D peuvent résister aux environnements extrêmes de l'espace et sont un bon candidat pour les projets de construction cosmiques. Le régolithe lunaire est la poussière lâche, les roches et les matériaux qui recouvrent la surface de la lune.

Les résultats de leurs expériences sont détaillés dans un récent numéro de Ceramics International et ont également été présentés dans le magazine New Scientist avant leur publication.

"C'est toujours un honneur de pouvoir publier nos travaux dans une revue prestigieuse telle que Ceramics International, et nous sommes ravis que New Scientist ait choisi nos recherches pour les publier dans leur magazine", déclare Ghosh. "Compte tenu de la place particulière de l'UCF en tant qu'université de subventions spatiales, nous nous sentons privilégiés de contribuer à la grande tradition des connaissances scientifiques."

Pour créer les briques, l'équipe de Ghosh du laboratoire Structures complexes et mécanique des solides (COSMOS) a utilisé une combinaison d'impression 3D et de technologie de jet de liant (BJT), une méthode de fabrication additive qui force un liant liquide sur un lit de poudre. Dans les expériences de Ghosh, le liant était de l'eau salée et la poudre était du régolithe fabriqué par Exolith Lab de l'UCF.

"Le BJT est particulièrement adapté aux matériaux de type céramique qui sont difficiles à fondre avec un laser", déclare Ghosh. "Par conséquent, il a un grand potentiel pour la fabrication extraterrestre à base de régolithe de manière durable pour produire des pièces, des composants et des structures de construction."

Le processus BJT a donné des briques cylindriques faibles appelées pièces vertes qui ont ensuite été cuites à haute température pour produire une structure plus solide. Les briques cuites à des températures plus basses se sont effondrées, mais celles exposées à une chaleur allant jusqu'à 1200 degrés Celsius ont pu résister à une pression allant jusqu'à 250 millions de fois l'atmosphère terrestre.

Ghosh dit que le travail ouvre la voie à l'utilisation du BJT dans la construction de matériaux et de structures dans l'espace. Leurs découvertes démontrent également que des structures hors du monde peuvent être construites à l'aide de ressources trouvées dans l'espace, ce qui peut réduire considérablement le besoin de transporter des matériaux de construction pour des missions comme Artemis.

"Cette recherche contribue au débat en cours dans la communauté de l'exploration spatiale sur la recherche d'un équilibre entre l'utilisation des ressources extraterrestres in situ et les matériaux transportés depuis la Terre", a déclaré Ghosh. "Plus nous développerons des techniques qui utilisent l'abondance de régolithe, plus nous aurons la capacité d'établir et d'étendre des camps de base sur la lune, Mars et d'autres planètes à l'avenir."

Le premier auteur de l'article est Peter Warren, assistant de recherche diplômé de Ghosh. Les co-auteurs incluent la candidate au doctorat en génie mécanique Nandhini Raju, diplômée en génie mécaniqueHossein Ebrahimi '21 Ph.D, le doctorant en génie mécanique Milos Krsmanovic et les professeurs de génie aérospatial Seetha Raghavan et Jayanta Kapat.

Titre de l'étude : Effet de la température de frittage sur la microstructure et les propriétés mécaniques du régolithe martien et lunaire moulé

Ghosh a rejoint l'UCF en 2016 en tant que professeur adjoint au Département de génie mécanique et aérospatial et est chercheur au Centre de recherche avancée sur les turbomachines et l'énergie du MAE. Il dirige le laboratoire Structures complexes et mécanique des solides, mieux connu sous le nom de laboratoire COSMOS, où lui et son équipe fabriquent et conçoivent de nouveaux matériaux à l'aide de modèles informatiques et d'expériences. Il a obtenu son doctorat en génie mécanique et aérospatial de l'Université Cornell en 2010 et est récipiendaire du US National Science Foundation CAREER Award.