Di tutte le meraviglie rappresentate nei libri e nei film di fantascienza, una delle più intriganti è la macchina che produce tutto ciò di cui hai bisogno o desideri. Inserisci semplicemente un piano dettagliato o premi il pulsante per gli elementi programmati nella macchina: compongono i giri, la macchina emette un ronzio e fa scattare ciò che hai richiesto. La tecnologia ci dà la lampada di Aladino. Un dispositivo utile che troverà molti usi.
Non ci siamo ancora, ma esistono già versioni rozze di macchine così immaginate. Queste macchine sono chiamate generatori di "prototipi rapidi" o stampanti tridimensionali. Prendono informazioni digitalizzate sulle dimensioni e sulla forma di un oggetto e usano quei dati per controllare un produttore che ricrea l'oggetto utilizzando una varietà di materiali diversi. In genere, queste macchine utilizzano materie plastiche e resine epossidiche facili da modellare, ma in linea di principio qualsiasi materiale può essere utilizzato per creare praticamente qualsiasi oggetto.
Qual è la rilevanza di questa tecnologia per i voli spaziali e per la Luna? Uno degli oggetti chiave del ritorno lunare è imparare come usare le risorse materiali ed energetiche della Luna per creare nuove capacità. Fino ad oggi, abbiamo focalizzato la nostra attenzione su materie prime semplici come la regolazione di massa (suolo) e l'acqua trovata ai poli. Ha senso limitare inizialmente le nostre ambizioni di utilizzo delle risorse a materiali semplici che sono sia utili che relativamente massicci, che attualmente hanno quei costi di trasporto killer quando vengono consegnati dalla Terra. La regolazione all'ingrosso ha molti usi diversi, come la schermatura (p. Es., Berme di scarico dei razzi) e la materia prima per semplici strutture superficiali.
Tuttavia, una volta che siamo sulla Luna e abbiamo soddisfatto le necessità di base della vita, possiamo iniziare a sperimentare la realizzazione e l'utilizzo di prodotti più complessi. In effetti, gli abitanti della Luna inizieranno a creare parti e oggetti più complicati da ciò che trovano intorno a loro, appena fuori dalla loro porta. Le tecniche di stampa tridimensionale ci permetteranno di scoprire cosa rende la vita fuori dal pianeta più semplice e produttiva. Sperimenteremo utilizzando i materiali locali per la manutenzione e la riparazione delle attrezzature, la costruzione di nuove strutture e infine l'avvio della produzione fuori dal pianeta.
Durante le prime fasi dell'abitazione lunare, materiali e attrezzature verranno portati dalla Terra. Con l'uso continuato, in particolare nel duro ambiente di superficie lunare, si verificheranno rotture. Sebbene inizialmente useremo i pezzi di ricambio dalla Terra, per strutture semplici e semplici che sono necessarie rapidamente, una stampante tridimensionale può fare parti sostitutive usando materiali delle risorse locali che si trovano vicino all'avamposto. La maggior parte delle stampanti 3D esistenti sulla Terra usano materie plastiche e materiali correlati (che sono composti a base di carbonio complessi, per lo più derivati dal petrolio), ma alcuni processi hanno utilizzato il cemento, che può essere fatto sulla Luna da regolite e acqua setacciate. Inoltre, sappiamo anche che la regolite può essere fusa in ceramica usando le microonde, quindi le attività di prototipazione rapida sulla Luna possono eventualmente scoprire che la fusione parziale del particolato nel vetro è un altro modo per creare oggetti utili.
La superficie lunare è una buona fonte di materiale ed energia utile per creare un'ampia varietà di oggetti. Ho citato ceramiche e aggregati semplici, ma in più, sulla Luna sono disponibili una varietà di metalli (inclusi ferro, alluminio e titanio). Il silicio per la fabbricazione di componenti elettronici e celle solari è abbondante sulla Luna. Sono già stati immaginati e prototipati progetti per rover robot che fondono letteralmente la superficie superiore sul posto della regolite lunare in celle solari che producono elettricità. Possiamo esternalizzare i lavori di energia solare sulla Luna!
Questi sviluppi tecnici portano a possibilità sbalorditive. Negli anni '40, il matematico John von Neumann immaginava quelli che chiamava "automi autoreplicanti", piccole macchine che potevano elaborare le informazioni per riprodursi a velocità esponenziali. È interessante notare che von Neumann stesso ha pensato all'idea di utilizzare tali automi nello spazio, dove energia e materiali sono (letteralmente) illimitati. Una macchina che contiene le informazioni e la capacità di riprodursi può in definitiva essere lo strumento di cui l'umanità ha bisogno per "conquistare" lo spazio. Orde di robot riproduttori potrebbero preparare un pianeta per la colonizzazione oltre a fornire paradisi e habitat sicuri.
Possiamo sperimentare sulla Luna con macchine autoreplicanti perché contiene le risorse materiali ed energetiche necessarie. Naturalmente, nel breve termine, utilizzeremo semplicemente questa nuova tecnologia per creare pezzi di ricambio e forse semplici oggetti che troviamo utili ai nostri bisogni immediati e utili. Ma cose come questa hanno l'abitudine di evolvere ben oltre il loro uso iniziale previsto, e spesso in direzioni che non ci aspettiamo; non siamo abbastanza intelligenti da immaginare ciò che non sappiamo. La tecnologia della stampa tridimensionale renderà più semplice e più produttiva l'abitazione della Luna, il nostro vicino più vicino nello spazio. Anche ora, gli ex lavoratori creativi della NASA hanno trovato il modo di rendere questa tecnologia redditizia. In futuro, forse i loro talenti potrebbero essere applicati per rendere la Luna una seconda casa per l'umanità.
Nota: l'immagine all'inizio di questo post è un modello del polo nord lunare, realizzato utilizzando una stampante tridimensionale e dati di altimetria laser LRO di Howard Fink della New York University. La scala del modello è di circa 30 cm di diametro.
