Druk 3D na Marsie może wykorzystywać atmosferę planety do produkcji narzędzi

Druk 3D na Marsie może okazać się kluczowy dla przyszłych kolonii na Czerwonej Planecie. Naukowcy sprawdzili, czy do produkcji metalowych części można wykorzystać dwutlenek węgla, który stanowi większość marsjańskiej atmosfery. Wyniki eksperymentu sugerują, że przyszli astronauci mogliby wytwarzać narzędzia i elementy infrastruktury bez konieczności transportowania dużych ilości materiałów z Ziemi.

Druk 3D na Marsie bez kosztownego transportu argonu

Jeśli ludzie pewnego dnia osiedlą się na Marsie, będą potrzebować narzędzi i części do budowy infrastruktury na planecie. Transport dużych i ciężkich materiałów z Ziemi, oddalonej o ponad 54 miliony kilometrów, byłby niepraktyczny i nieopłacalny. W ramach nowego badania naukowcy pod kierownictwem Zane’a Mebruera z University of Arkansas wskazali, że lepszym rozwiązaniem byłoby drukowanie przedmiotów w technologii 3D już na Czerwonej Planecie, oraz potwierdzili, że może to być możliwe. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Journal of Manufacturing and Materials Processing”.

Jak wskazują naukowcy, zazwyczaj druk 3D metalu odbywa się w komorze wypełnionej nietoksycznym gazem zapobiegającym utlenianiu – argonem. Badacze postanowili sprawdzić, czy możliwe byłoby to również z wykorzystaniem innego gazu – dwutlenku węgla, który stanowi 95 proc. atmosfery Marsa. Gdyby istniała taka możliwość, argon nie musiałby być transportowany ani produkowany na Czerwonej Planecie, co zmniejszyłoby koszty i ułatwiło działania przyszłym astronautom.

Jak wytwarzać przedmioty na Czerwonej Planecie

W swoich badaniach inżynierowie wykorzystali metodę „laser beam powder bed fusion” (PBF-LB). Polega ona na tym, że metalowy proszek jest rozprowadzany cienką warstwą na płycie, a następnie laser stapia go w jednolitą masę. Następnie nakładana jest kolejna warstwa i proces jest powtarzany, aż powstanie dany przedmiot.

Proces jest szczególnie wydajny, ponieważ niewykorzystany metal z każdej warstwy można zebrać i poddać recyklingowi. Materiał ten może jednak szybko utleniać się podczas procesu produkcji. W przeciwieństwie do rdzy pojawiającej się na zewnętrznej powierzchni metalowych przedmiotów, utlenianie zachodzące podczas nakładania kolejnych warstw może osłabić ich wewnętrzną strukturę.

Marsjańska atmosfera może pomóc w budowie przyszłych kolonii

W ramach eksperymentu naukowcy wydrukowali proste, jednowarstwowe, metalowe płaskie elementy z wykorzystaniem argonu, dwutlenku węgla oraz zwykłego powietrza. Następnie zbadali je na poziomie mikroskopowym pod kątem niedoskonałości oraz tego, w jakim stopniu elementy te osiągnęły jednolitą, płaską powierzchnię. Chociaż drukowanie w argonie dało najlepsze rezultaty, części wydrukowane w CO₂ wykazały potencjał i były lepsze od tych wykonanych w zwykłym powietrzu.

Jak podkreślają inżynierowie, badanie to jest krokiem w kierunku łatwiejszej i tańszej produkcji narzędzi oraz innych struktur na Marsie, co pozwoli przyszłym kolonizatorom lepiej radzić sobie na Czerwonej Planecie.

Emil Gołoś