Jedním z klíčů k udržitelné lidské přítomnosti na vzdálených světech je využívání místních zdrojů, mezi které patří i stavební materiály pro infrastrukturu jako jsou obytné moduly, radiační štíty, cesty, či startovní a přistávací rampy. Ředitelství NASA pro kosmické technologické mise chce využít širokého portfolia svých programů a průmyslových možností k vývoji metod pro využívání místních zdrojů, které by budoucím průzkumníkům Měsíce a Marsu pomohly postavit, co budou potřebovat. Tyto technologie dosáhly v kosmických aplikacích významného pokroku, ale mají význam i pro uplatnění zde na Zemi.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Projekt MMPACT (Moon to Mars Planetary Autonomous Construction Technology) financovaný programem NASA Game Changing Development a spravovaný Marshallovým střediskem v alabamském Huntsville prozkoumává aplikace velkoformátového robotického 3D tisku pro konstrukce na jiných světech. Zní to docela jako ze sci-fi, ale demonstrace s využitím simulovaného regolitu z Měsíce a Marsu, ukázaly, že by se tento koncept mohl stát realitou.
S pomocí partnerů z průmyslu a akademických institucí se v programu MMPACT rozvíjejí technologie pro zpracování měsíčních a marsovských stavebních materiálů. Pojiva pro tyto materiály, včetně vody, by mohla být získávána z místního regolitu, aby se snížila hmotnost dopravovaného nákladu. Samotný regolit se používá jako kamenivo pro tyto betony. NASA tyto materiály vyhodnocuje již desítky let, přičemž zpočátku spolupracovala s průkopníkem velkoformátového 3D tisku, Behrokhem Khoshnevisem, profesorem civilního, environmentálního a astronautického inženýrství na University of Southern California v Los Angeles.
Ten vyvinul technologie pro velkoformátový tisk mimo Zemi v rámci programu NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts). Jedním ze tří procesů je tzv. Contour Crafting, při kterém je roztavený regolit a pojivo extrudován tryskou pro výrubu infrastruktury vrstvu po vrstvě. Tento proces může být použit k autonomní výrobě monolitických struktur jako jsou protiradiační štíty a nebo přistávací rampy pro landery.
V rámci pokračování v programu NIAC se Khoshnevis pustil do vývoje metody zvané selective separation sintering, ve které jsou na vrstvy prášku aplikovány teplo a tlak, které mohou vytvořit kovový, keramický, či kompozitní objekt malých rozměrů, což se hodí pro hardware, u kterého je zapotřebí větší přesnost. Tato energeticky úsporná metoda může být použita na povrchu cizích světů, ale i v prostředí mikrogravitace (třeba na kosmické stanici) k výrobě produktů jako jsou třeba náhradní díly, či zámková dlažba.
Ačkoliv snahy NASA jsou zacíleny na vývoj technologií schopných podporovat udržitelnou lidskou přítomnost na cizích světech, Khoshnevis svou pozornost zaměřuje také blíže k našemu domovu. Vytvořil proto firmu Contour Crafting Corporation, která bude využívat metody 3D tisku vyvinuté v programu NIAC k výrobě pozemských domů a další infrastruktury. Dalším partnerem NASA v oboru aditivní výroby je firma ICON z texaského Austinu, která dělá totéž a využívá techniky 3D tisku pro stavbu domů na Zemi s využitím robotiky, softwaru a pokročilých materiálů.
Tato společnost se zúčastnila výzvy NASA 3D-Printed Habitat Challenge, která cílila na pokroky v technologiích potřebných pro stavbu obydlí mimo Zemi. V roce 2021 firma ICON použila svůj velkoformátový systém 3D tisku ke stavbě simulovaného marsovského habitatu o ploše 158 metrů čtverečních, který obsahoval ubikace pro posádku, pracovní stanice a společný obytný prostor i oblasti k přípravě jídla. Tento prototyp habitatu s označením Mars Dune Alpha, je součástí probíhajícího programu Crew Health and Performance Exploration Analog od NASA, což je soubor simulací povrchu Marsu, které mají probíhat do roku 2026 na Johnsonově středisku v Houstonu.
S podporou programu Small Business Innovation Research od NASA také firma ICON vyvíjí konstrukční systém Olympus, který je navržen tak, aby používal lokální zdroje z Měsíce a Marsu jakožto stavební materiály. Firma ICON používá metodu zvanou Laser Vitreous Multi-material Transformation, při které výkonný lasery taví lokální povrch materiálů, který pak ztuhne a vytvoří pevnou strukturu podobnou keramice. Regolit může být podobným způsobem transformován k vytvoření infrastruktury schopné odolávat environmentálním rizikům jako je abrazivní lunární regolit, ale i radiační a teplotní extrémy. Společnost také charakterizuje vlastnosti simulovaného měsíčního regolitu v závislosti na gravitaci v experimentu nazvaném Duneflow, který v únoru 2025 v rámci programu NASA Flight Opportunities vzlétl na palubě znovupoužitelného suborbitálního nosiče New Shepard od Blue Origin. Během tohoto letového testu simulovala kabina po dobu přibližně dvou minut měsíční gravitaci, což umožnilo společnosti ICON a výzkumníkům z NASA porovnat chování simulantu se skutečným regolitem získaným z Měsíce během mise Apollo.
Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/…from-vulcan-printer-highres.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/05/khoshnevis-image3-2012-phii.jpg
