Um pouco de poeira marciana parece percorrer um longo caminho. Uma pequena quantidade de rocha marciana triturada simulada misturada com uma liga de titânio fez um material mais forte e de alto desempenho em um processo de impressão 3D que poderia um dia ser usado em Marte para fazer ferramentas ou peças de foguetes.
As peças foram feitas por pesquisadores da Universidade Estadual de Washington com apenas 5% até 100% de regolito marciano, uma substância em pó preta destinada a imitar o material rochoso e inorgânico encontrado na superfície do planeta vermelho.
Enquanto as partes com 5% de regolito marciano eram fortes, as peças com 100% de regolito provaram-se frágeis e racharam facilmente. Ainda assim, mesmo materiais com alto teor de Marte seriam úteis na fabricação de revestimentos para proteger equipamentos contra ferrugem ou danos por radiação, disse Amit Bandyopadhyay, autor correspondente do estudo publicado no International Journal of Applied Ceramic Technology.
“No espaço, a impressão 3D é algo que precisa acontecer se quisermos pensar em uma missão tripulada, porque realmente não podemos carregar tudo daqui”, disse Bandyopadhyay, professor da Escola de Engenharia Mecânica e de Materiais da WSU. “E se esquecemos alguma coisa, não podemos voltar para pegá-la.”
Levar materiais para o espaço pode ser extremamente caro. Por exemplo, os autores observaram que custa cerca de US$ 54.000 para o ônibus espacial da NASA colocar apenas um quilo de carga útil (cerca de 2,2 libras) na órbita da Terra. Qualquer coisa que possa ser feita no espaço ou no planeta economizaria peso e dinheiro – sem mencionar que se algo quebrar, os astronautas precisariam de uma maneira de repará-lo no local.
Bandyopadhyay demonstrou pela primeira vez a viabilidade dessa ideia em 2011, quando sua equipe usou a impressão 3D para fabricar peças de regolito lunar, rocha lunar esmagada simulada, para a NASA. Desde então, as agências espaciais adotaram a tecnologia e a Estação Espacial Internacional tem suas próprias impressoras 3D para fabricar materiais necessários no local e para experimentos.
Para este estudo, Bandyopadhyay, juntamente com os estudantes de pós-graduação Ali Afrouzian e Kellen Traxel, usaram uma impressora 3D à base de pó para misturar o pó de rocha marciano simulado com uma liga de titânio, um metal frequentemente usado na exploração espacial por sua força e propriedades resistentes ao calor. Como parte do processo, um laser de alta potência aqueceu os materiais a mais de 2.000 graus Celsius (3.632 F). Então, a mistura derretida de regolito-cerâmica marciana e material metálico fluiu para uma plataforma móvel que permitiu aos pesquisadores criar diferentes tamanhos e formas. Depois que o material esfriou, os pesquisadores testaram sua resistência e durabilidade.
O material cerâmico feito 100% de poeira de rocha marciana rachou à medida que esfriou, mas, como Bandyopadhyay apontou, ainda poderia fazer bons revestimentos para escudos de radiação, pois as rachaduras não importam nesse contexto. Mas apenas um pouco de poeira marciana, a mistura com 5% de regolito, não apenas não rachou ou borbulhou, como também exibiu propriedades melhores do que a liga de titânio sozinha, o que significava que poderia ser usada para fazer peças mais leves que ainda suportavam cargas pesadas.
“Ele oferece um material melhor, com maior resistência e dureza, para que possa ter um desempenho significativamente melhor em algumas aplicações”, disse ele.
Este estudo é apenas um começo, disse Bandyopadhyay, e pesquisas futuras podem produzir melhores compósitos usando diferentes metais ou técnicas de impressão 3D.
“Isso estabelece que é possível, e talvez devêssemos pensar nessa direção, porque não se trata apenas de fazer peças plásticas que são fracas, mas peças compostas metalocerâmicas que são fortes e podem ser usadas para qualquer tipo de peça estrutural”, disse ele.
Publicado em 07/09/2022 10h03
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