Microonde la luna può aiutare il nostro progresso nello spazio

Sep 05, 2023

NASA

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Con il lancio delle missioni Artemis della NASA e i crescenti sforzi lunari da parte di altri paesi, il ritorno dell’umanità sulla Luna sembra a portata di mano. Ma rimanere sulla Luna per sempre richiederà nuovi approcci e tecnologie ancora in fase di sviluppo. Un’area di ricerca si concentra sulle specifiche della creazione di una base lunare, con un nuovo documento che esamina in dettaglio come possiamo costruire piattaforme di atterraggio economicamente fattibili per il nostro veicolo spaziale.

Lo studio finanziato dalla NASA, intitolato “The Cost of Lunar Landing Pads with a Trade Study of Construction Methods”, pubblicato di recente sulla rivista New Space, ha analizzato le sfide della costruzione in condizioni in cui la polvere lunare vortica ad alta velocità durante i lanci o atterraggi, poiché non c'è aria per rallentare il pennacchio del razzo. Un'altra difficoltà nel costruire sulla Luna è portare lassù i materiali e le attrezzature necessarie, date le esorbitanti spese di trasporto.

Lo studio, condotto dalla società di produzione spaziale e di difesa Cislune insieme a ricercatori dell'Università della Florida (UCF) e dell'Arizona State University, ha concluso che il modo più semplice ed economico per costruire le piattaforme di atterraggio lunari potrebbe essere utilizzando la sinterizzazione, un metodo metodo che utilizza le microonde per sciogliere il terreno, coinvolgendo anche la tecnologia di arricchimento, o smistamento.

Per arrivare a questo approccio, i ricercatori hanno studiato quattro metodi di costruzione, analizzando varie combinazioni di anelli della piattaforma di atterraggio interni ed esterni. Se il costo del trasporto sulla Luna rimane superiore a 100.000 dollari al chilogrammo (o circa 45.000 dollari a libbra), la sinterizzazione è risultata il metodo più economico. Secondo lo studio, i risparmi aumenterebbero ancora di più se venisse impiegata anche la tecnologia di arricchimento sviluppata dall’UCF, poiché può utilizzare campi magnetici per attirare in superficie la maggior parte dei minerali utilizzabili nel microonde. L'arricchimento funziona sfruttando il fatto che gli scienziati dell'UCF hanno scoperto che molti dei minerali più adatti al microonde sono i più magnetici. Lo smistamento delle particelle basato sulla “suscettibilità magnetica” potrebbe migliorare l’assorbimento delle microonde dal 70 all’80%, ha affermato il dottor Philip Metzger, coautore del documento di ricerca e scienziato planetario presso il Florida Space Institute della UCF, in un comunicato stampa.

Il processo di costruzione comporterebbe che i rover raccogliessero il suolo lunare, lo smistassero utilizzando campi magnetici, quindi rimettessero il terreno in superficie e lo sciogliessero con le microonde.

Interesting Engineering (IE) ha contattato il Dr. Metzger per maggiori dettagli sul proprio lavoro. La seguente conversazione è stata leggermente modificata per maggiore chiarezza e fluidità.

Professor Metzger: Per la sinterizzazione a microonde è necessario innanzitutto essere in grado di preparare il sito, compresa la demolizione e la livellatura della superficie. In secondo luogo, sono necessarie apparecchiature per la generazione di energia in modo da poter avere energia sufficiente per il processo di cottura al microonde. Puoi ottenere energia dai sistemi solari o nucleari inviati sulla Luna. In terzo luogo, per una sinterizzazione altamente efficiente, è necessario prima arricchire il suolo sulla superficie lunare, utilizzando campi magnetici per ordinare i granelli di sabbia in base a quanto sono magnetici.

La selezione magnetica del terreno prima della cottura nel microonde è un'invenzione brevettata che abbiamo innovato qui all'Università della Florida Centrale. Può ridurre il fabbisogno energetico del 70-80%, un risultato enorme. Il dispositivo che esegue questo processo dovrebbe raccogliere uno strato di terreno, spesso 20 cm, e farlo passare su un grande magnete, in modo che i granelli di terreno cadano in contenitori diversi a seconda della loro suscettibilità magnetica. Quindi i granelli rifluiscono fuori e si stratificano sulla superficie lunare, con i granelli meno magnetici che scendono per primi e quelli più magnetici che vanno sopra di essi. Ciò garantisce che la maggior parte dell'energia delle microonde verrà assorbita nello strato superiore che stiamo cercando di sinterizzare.

In quarto luogo, probabilmente dovrai far rotolare un dispositivo sul terreno per compattarlo maggiormente, ma sono necessarie ulteriori ricerche per vedere se questo passaggio è necessario. In quinto luogo, utilizzi un semplice dispositivo a microonde, che potrebbe essere molto simile a quello che hai in cucina, per dirigere le microonde sul terreno finché non si scioglie leggermente. E questo è tutto!