Construir estructuras en la Luna es un desafío que aún no hemos dominado por completo. Muchos proyectos han formulado planes grandiosos, desde hacer ladrillos con regolito lunar usando sangre, sudor y lágrimas, hasta construir torres para transmitir energía inalámbricamente entre regiones remotas. Sin embargo, estos proyectos casi ignoran uno de los materiales más importantes que usamos en la Tierra: la cerámica.

El profesor de ingeniería de la Universidad Carleton de Ottawa, Dr. Alex Ellery, publicó un nuevo artículo en un servidor de preimpresión explorando por qué la cerámica es tan importante para el desarrollo económico lunar y señalando la necesidad de avanzar en la ciencia de materiales para fabricar y utilizar cerámica en la superficie lunar.

El trabajo de utilización de recursos in situ en la Luna se centra principalmente en dos áreas: el uso de hielo de agua oculto en regiones de sombra permanente (especialmente en el polo sur de la Luna); y el uso de regolito lunar básico como materia prima de construcción para satisfacer necesidades de infraestructura como refugios o plataformas de aterrizaje. Otros esfuerzos de reciclaje de recursos se centran en explorar cómo extraer regolito u otros materiales estructurales como parte de la economía lunar, enfocándose especialmente en transportar estos recursos de regreso al espacio para construir satélites solares o hábitats espaciales grandes.

Aunque el agua en sí tiene propiedades prácticas y es crucial para el futuro asentamiento humano en la Luna, el regolito común tiene funciones limitadas debido a sus propiedades materiales. Aunque es adecuado como material de construcción básico, carece de algunas propiedades físicas importantes, como resistencia al calor y conductividad eléctrica, así como la capacidad de actuar como aglutinante (por ejemplo, mortero).

Aquí es donde entra la cerámica: muchas cerámicas se pueden fabricar con materiales de la Luna misma. Por ejemplo, "meteorizando" uno de los materiales más comunes en el regolito lunar, el anortosita, con ácido clorhídrico, se puede generar alúmina y sílice, dos cerámicas ampliamente utilizadas en la Tierra para aplicaciones que requieren mejores propiedades de materiales que el regolito lunar ordinario.

Además, el Dr. Ellery describe un proceso para producir estas cerámicas usando simulantes de altiplanos lunares, cuyo subproducto es cloruro de calcio, un componente necesario para la reacción de electrólisis de sales fundidas requerida para producir aluminio puro, uno de los metales de construcción más codiciados en la Luna.

Una vez producida la cerámica, el siguiente paso es moldearla en formas útiles. El Dr. Ellery investigó dos procesos diferentes: sinterizado tradicional e impresión 3D. El sinterizado calienta la cerámica a altas temperaturas para unir partículas de cerámica en polvo, posiblemente el método más común.

En la Luna, hay un beneficio adicional: posiblemente usar solo energía solar concentrada para impulsar todo el proceso. Sin embargo, este método tiene problemas de fragilidad y agrietamiento, haciendo que muchos componentes fabricados con esta tecnología no cumplan con los usos esperados. Agregar hierro (abundante en la superficie lunar) a la mezcla podría mejorar potencialmente la sustancia, pero requiere pasos de procesamiento adicionales y materiales diferentes.

Por otro lado, la impresión 3D también enfrenta desafíos propios. Aunque en la Tierra se pueden fabricar cerámicas de diversas formas y estructuras, la mayoría de las tecnologías de impresión 3D requieren un aglutinante compuesto de polímeros. Dado que los polímeros están hechos de carbono, y el carbono es relativamente escaso en la Luna, el Dr. Ellery lo llama el "problema de los polímeros", que podría ser un gran obstáculo para imprimir cerámicas en 3D en la Luna.

Propone varias soluciones alternativas, como geopolímeros hechos de arcilla de materiales lunares, o polímeros a base de silicio con menor consumo de carbono. Pero en última instancia, recolectar y utilizar carbono para asistir en la fabricación de productos cerámicos es una vía clave que requiere más investigación.

En última instancia, esta llamada a la acción parece ser uno de los objetivos principales del artículo. El Dr. Ellery señala que, desde perspectivas tecnológicas y de asignación de recursos, hay una comprensión general deficiente de cómo eventualmente utilizaremos completamente las materias primas y energías lunares para fabricar estos materiales clave. Afirma que, hasta que podamos hacerlo, nunca habrá una economía lunar completamente madura. Incluso si su punto de vista tiene solo una posibilidad remota de ser correcto, el problema parece merecer más tiempo y esfuerzo para intentar resolverlo.