Lego Benzeri 3B Yazıcıyla Üretilen Ay Tuğlalarını Geliştiren Üniversite Öğrencisi

Kalıcı bir Ay üssü, kozmik ışıma ve mikro-meteoritlerden Ay depremlerine kadar her şeye dayanabilecek yapılar gerektirir. Dünya’da seçilebilecek çok sayıda inşaat malzemesi var, ancak hepsinin bir bedeli var: uzay gemilerindeki taşıma ve depolama alanı sınırlı ve her ekilen her ek kilo kargo maliyetini hızla artırır. Mühendisler, gelecek astronotların yerel Ay malzemelerini (örneğin ince Ay toprağı olarak bilinen regoliti) nasıl elde edebileceğine dair yıllardır deneyimler yapıyor. Ne var ki çoğu, yine evden gönderilmesi gereken çeşitli bağlayıcı malzemeler gerektiriyor.

Arkansas Üniversitesi’nde (U of A) okuyan bir öğrenci son zamanlarda farklı bir fikir ortaya attı. U of A makine mühendisi Wan Shou ile işbirliği yapan Cole McCallum, bağlayıcı gerektirmeyen Ay toprağından LEGO benzeri bloklar üretmek için 3D yazdırmanın özelleştirilmiş bir yöntemini kullandı. (Bunlar, LEGO’nun gerçek Ay bloklarının maketleriyle karıştırılmamalı). NPJ Advanced Manufacturing dergisinde yayımlanan sonuçlar, bu blokların insanlığın Ay’a dönüş hazırlıklarında araştırılması umut verici bir malzeme olabileceğini gösteriyor.

Ay regoliti zorlu bir malzeme. Dünya toprağının aksine, içinde hiçbir organik madde içermez. Sadece milyarlarca yıldır asteroid ve meteor çarpışmalarıyla oluşan gevşek, keskin kenarlı parçacıklardır. Bu da Ay toprağının kendi başına bağlanamayacağı ve en azından birkaç ikincil malzemeye ihtiyaç duyacağı anlamına gelir.

U of A’da lisans öğrencisiyken McCallum, lazer toz yatağı ergitme (laser powder bed fusion) adı verilen 3D yazdırmanın belirli bir türünün bir çözüm sunabileceğini düşündü. Bu teknikte, ince toz düz bir yatağa yerleştirilir, ardından her mikroskobik parçacığı sintering olarak adlandırılan bir süreçle birbirine birleştiren çok güçlü bir lazer ışınıyla maruz kalır. Tepsi yatağı alçalarak sinterlenmiş tozun bir sonraki katmanına izin verir ve tek, katı bir blok oluşana kadar adımlar tekrarlanır. Dolayısıyla regolit bu kalıba mükemmel şekilde uyar.

“Bağlandığı başka bir şey yok. Regolit tozu kendi kendine bağlanıyor,” dedi McCallum, üniversitenin kendisine dair bir profilinde.

McCallum ve Shou, gerçek ay malzemesine erişemedikleri için LHS-1 (Lunar Highlands Regolith Simulant) adlı ticari bir malzeme kullandılar; bu malzeme, 1960’lar ve 70’lerde Apollo astronotlarının topladığı ay tozunu taklit ediyor. Son olarak, birisi haç biçimini, diğeri ise “H” harfini andıran iki şekle karar verdiler. Araştırmacılar, ardından birkaç santimetre genişliğinde, LEGO parçaları gibi birleştirilerek daha büyük yapılar oluşturulabilen küçük prototipleri 3B yazıcıyla ürettiler.

Bu sıntılanmış regolit stratejisinin hala bazı önemli sınırlamaları var. McCallum’un blokları, bağlayıcı içeren malzemelerden çok daha gözenekli ve daha zayıf. Yaklaşımın ayda yaşamayı zorunlu kılan iki ayrılmaz engel olan vakum veya mikro yerçekiminde nasıl işlediğini görmek için ek araştırmalara ihtiyaç var.

“Mendeki yapılar kendi ağırlıklarını taşıyabilir. Ancak sürecimizin şu anda başka yükleri taşıyan bir şey için kullanılabileceğini söylemeyi tercih etmem,” dedi McCallum.

Buna rağmen, McCallum’un ay üssü blokları için temel bir çerçevenin bile yalnızca regolit kullanarak gerçekleştirilebileceğini göstermesi, misyon mühendisleri için umut verici bir yön sunabilir.