路易斯安那州立大学将利用硫磺和风化层3D打印技术支持NASA重返月球

2024年1月5日，南极熊获悉，NASA与路易斯安那州立大学（LSU）携手展开一项新项目，旨在利用月球材料和3D打印技术来支持美国的重返月球计划。NASA的阿耳忒弥斯3号（Artemis III）登月任务将于2025年执行。

△LSU大学助理教授兼3D打印建筑专家Ali Kazemian与NASA调查员

重返月球并建立基地

为了实现这一目标，路易斯安那州立大学助理教授、3D打印建筑专家Ali Kazemian正在与NASA的调查员Michael Fiske和Jennifer Edmunson合作，皆在利用月球原生材料、硫磺和风化层开发3D打印的无水混凝土。

这个名为 "使用3D打印无水混凝土在月球和火星上进行行星机器人建造 "的项目获得了美国国家科学基金会（NSF）20万美元的资助。该项目计划于2024年1月1日开始，预计2025年12月31日结束。

△美国国家航空航天局（NASA）阿耳忒弥斯3号（Artemis III）登月任务

3D打印技术与原位资源利用

虽然，目前已经出现了利用外星材料进行建筑的多种技术，但这一举措在几个方面与众不同。首先，该项目的核心目标在于开发硫风化层混凝土（SRC），其核心特点是采用熔融硫磺作为粘合剂，同时利用月球风化层（也就是原生月球土壤）作为填充物。据研究人员表明，这种组合具备了非常适合太空建设的特性，包括卓越的机械强度、快速硬化以及对酸性和盐水环境的良好适应性。

Kazemian表示：“我们的目标是在月球上利用月球资源和大规模的3D打印技术进行机器人建造。考虑到从地球运输原材料的成本十分高昂，因此唯一实际的方法是利用月球和火星上已有的资源来进行建造。这就是为何使用硫风化层混凝土（SRC）进行3D打印变得极具吸引力。另一方面，水泥混凝土（这是地球上最常用的建筑材料之一）在月球上的生产将变得极其复杂，还需要大量的水资源，而这些水资源本可以用于生命支持系统或者其它探索活动。”

该项目主张利用月球和火星上容易获取的材料的理念。这与未来太空探索、原位资源利用（ISRU）以及可持续发展目标完美契合，为自给自足的月球栖息地和建筑结构铺平了道路。

△LSU大学教授Ali Kazemian在实验室内为3D打印机装载文件

创新中心的3D打印技术

Ali Kazemian的实验室（更为人所知的是路易斯安那州立大学Bert S. Turner施工管理系的rəcast实验室）处于建筑3D打印领域前沿研究的前沿。该项目由多学科合作进行。创造了学术研究和实际太空应用之间的动态协同作用。这种合作有望加速创新建筑技术的发展，同时确保研究仍然紧密围绕太空探索的现实。

LSU-NASA项目计划在模拟行星条件下对3D打印的SRC样本进行全面测试。这包括使材料承受极端的温度波动、接近真空的条件，甚至模拟微陨石的撞击。通过解决这些关键的知识差距，该项目计划深化我们对这些材料在月球和火星的挑战性环境中的表现理解。

同时，LSU-NASA项目还非常重视教育。它为研究生、本科生和高中生提供了使用先进建筑技术的平台。通过激励和培训下一代工程师和科学家，该计划有助于培养未来太空探索所需的人才。

△路易斯安那州立大学教授Ali Kazemian实验室内的3D打印机

Ali Kazemian实验室另一个引人注目的项目是“迈向可持续机器人建筑：使用采石场副产品和低波特兰水泥含量的混凝土3D打印”，皆在通过研究使用采石场副产品和低波特兰水泥含量的3D打印混凝土，有效减少建筑的碳排放。该项目由路易斯安那州董事会在2023年至2026年资助。