Sciogliere la polvere di luna con i laser

La tecnologia MOONRISE dovrebbe essere utilizzata sulla Luna e lì fondere la polvere lunare con il laser. (Immagine: LZH)

All'Università Tecnica di Berlino è stato sviluppato un sistema modulare che permette di riprodurre le diverse composizioni del regolite nei possibili siti di atterraggio utilizzando rocce terrestri. (Immagine: Susanne Baumann)

Sul braccio robotico del rover lunare MRA3D, il laser MOONRISE ha già fuso con successo interi percorsi di regolite artificiale. (Immagine: LZH)

Stampa 3D sulla Luna: scienziat*e del Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) e dell'Università Tecnica (TU) di Berlino pianificano un volo verso la Luna, per fondere con laser la polvere lunare. Nel progetto MOONRISE il team di ricerca vuole indagare come in futuro possiamo usare il laser per creare piazzole di atterraggio, strade o edifici dalla polvere lunare. A tal fine, gli scienziat*e intendono portare sulla superficie lunare un sistema laser che sciolga la polvere di roccia presente ovunque. L'intelligenza artificiale dovrebbe supportare il processo laser. L'obiettivo è dimostrare che la fusione laser sulla Luna funziona – e che in prospettiva può essere utilizzata per la produzione di infrastrutture stampate in 3D per una base lunare.

Dal punto di vista scientifico ed economico, il nostro satellite terrestre è un obiettivo ambito. Non solo i miliardari vogliono far volare i loro ospiti paganti sulla Luna, anche l'agenzia spaziale europea ESA ha piani per un "Moon Village" [1]. Infatti, il lato oscuro della Luna, sempre in ombra, sarebbe adatto a potenti telescopi spaziali, inoltre la minore gravità e l'assenza di atmosfera rendono la satellite un punto di sosta ideale per l'avvio di missioni verso obiettivi più lontani nello spazio. Ma come si dovrebbero creare rampe di lancio, piazzole di atterraggio e edifici sulla superficie lunare? «Con costi fino a un milione di dollari per chilogrammo, un trasporto completo del materiale dalla Terra alla Luna sarebbe estremamente costoso», spiega Jörg Neumann, responsabile del progetto MOONRISE presso l'LZH.

Case di polvere lunare

La polvere di roccia lunare, detta anche regolite, è invece abbondantemente presente sulla Luna e potrebbe essere usata come materia prima per la stampa 3D. L'utilizzo e la lavorazione di materiali presenti sul posto sono noti nello spazio come In-Situ Resource Utilization (ISRU) – e potrebbero essere un fattore decisivo per avanzare nell'esplorazione della Luna e dello spazio.

La tecnologia è già stata dimostrata sulla Terra

Le basi del progetto sono già state gettate. Nel progetto predecessore finanziato dalla VolkswagenStiftung, il team di ricerca ha sviluppato un laser compatto e robusto, testato con successo nel laboratorio sul braccio robotico di un rover lunare. Inoltre, gli scienziat*e sono riuscit* a fondere la regolite nell'Einstein-Elevator dell’"Hannover Institute of Technology" (HiTEC) dell’Università Leibniz di Hannover, simulando la gravità lunare. Ora si tratta di preparare il laser per il volo verso la Luna. Gli scienziat*e del LZH e della TU di Berlino vogliono sviluppare un modello di volo del laser qualificato per l’uso nello spazio.

Intelligenza artificiale per l’uso sulla Luna

Il laser riceve supporto dall’intelligenza artificiale (IA). Una fotocamera sulla Luna scatterà foto, che poi verranno analizzate dagli scienziat*e sulla Terra grazie a un sistema di elaborazione immagini intelligente. Il sistema aiuterà nell’analisi della polvere lunare fusa con il laser e consentirà agli scienziat*e sulla Terra un controllo del processo e della qualità basato sull’IA.

Pianificazione del paesaggio lunare presso la TU di Berlino

La grande sfida: l’IA deve essere già addestrata prima dell’uso sulla Luna. Alla TU di Berlino sarà creato un laboratorio in cui la regolite verrà fotografata sotto condizioni di illuminazione simulate a quelle lunari. In questo modo si creerà un database di immagini con cui l’IA potrà imparare. «Inoltre, negli ultimi anni è stato sviluppato un kit di costruzione di regolite che permette di riprodurre con precisione le diverse possibili aree di atterraggio in base alle loro caratteristiche. Questo verrà adattato nel progetto alla landing finale sulla Luna, in modo che laser e IA possano essere calibrati per la missione reale», spiega Benedict Grefen del gruppo di lavoro "Esplorazione e Propulsione" del dipartimento di ingegneria aerospaziale (RFT) della TU di Berlino. Il "modello di superficie analogica" così creato supporterà anche le decisioni durante la missione.

Volo sulla Luna nel 2024

Il progetto MOONRISE-FM ha una durata di tre anni ed è finanziato dal Ministero federale dell’economia e della protezione del clima con 4,75 milioni di euro. Il soggetto responsabile è il Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Il lancio della missione è previsto per il 2024.

Fonti: [1] https://blogs.esa.int/janwoerner/2016/11/23/moon-village/