Kan man bruge materialer fra Månens egen overflade til at 3D-printe en stor antenne derude i stedet for at transportere den dertil fra Jorden? Ja, måske.
Det skal Rasmus Elkjær Jacobsen, civilingeniør og adjunkt i Afdeling for Elektromagnetiske systemer på DTU Space, undersøge sammen med en række kolleger i et nyt toårigt forskningsprojekt.
Målet er at demonstrere princippet ved at udvikle og 3D-printe en fungerende prototype af antennen her på Jorden. Den skal så vidt muligt fremstilles af materiale, der imiterer det løse støv- og stenmateriale regolit, som findes på Månens overflade.
Materialet kaldes måne-regolit-simulanter og fremstilles her på Jorden.
”Vi skal ikke bygge en antenne på Månen i dette projekt. Vi vil undersøge her på Jorden, om vi kan fremstille en fungerende antennestruktur af måne-regolit-simulanter. Perspektivet er, at man på sigt kan fremstille avanceret kommunikationsudstyr direkte på Månen ved hjælp af de ressourcer, der findes der,” siger Rasmus Elkjær Jacobsen.
Projektet udføres af et team anført af Rasmus Elkjær Jacobsen i samarbejde mellem Afdeling for Elektromagnetiske systemer på DTU Space og DTU Construct.
“Projektet indgår i en større sammenhæng. På DTU undersøger vi også i forskellige andre projekter, hvor langt vi kan komme med lokal produktion på Månen med udgangspunkt i de materialer og ressourcer, der allerede findes der,” siger Rasmus Elkjær Jacobsen.
Det nye projekt skal give grundlæggende viden om, hvordan lokale ressourcer potentielt kan anvendes til fremstilling af kommunikationsudstyr under fremtidige månemissioner.
Vigtigt at opnå de rette materiale-egenskaber
Det afgørende spørgsmål er, om måne-regolitten kan forarbejdes, så den opnår de elektromagnetiske egenskaber, der gør antennen funktionsdygtig.
Forskerne vil undersøge om materialet egner sig til fremstilling af 3D-printede strukturer i forskellige geometrier og materialeblandinger.
Eksempelvis har regolit ikke alene ikke alle de elektromagnetiske egenskaber til effektivt at reflektere op opfange radiobølger.
”Vi arbejder med materialer, hvor måne-regolit-simulanter kombineres med tilsætning af små mængder metal i 3D-print-processen for at kunne få en fungerende antenne”, siger Rasmus Elkjær Jacobsen.
”Disse blandingsmaterialers elektromagnetiske egenskaber testes så ved frekvenser i området fra 10 til 100 MHz og videre op i GHz-området for at undersøge, om de reelt kan bruges i fremtidige radio-antennesystemer”.
En antenne på Månen kan give ny viden om universet
Den side af Månen, der vender bort fra Jorden er et attraktivt sted for radioastronomi med store antennesystemer.
Her er antenner skærmet mod radiostøj fra Jorden. Det giver gode muligheder for at udforske meget svage radiobølger fra det tidlige univers, som er nærmest umulige at observere fra Jordens overflade.
Men det kræver, at der placeres store antenne-strukturer direkte på månen.
”Radioastronomer er interesserede i at opfange de svage radiobølger fra universets tidligste epoker, fordi de kan give os ny viden om, hvordan de første stjerner og galakser blev dannet,” siger Rasmus Elkjær Jacobsen.
”Det kræver meget store antenne-strukturer, og her har 3D-print klare fordele. Antenner til formålet kan i princippet fremstilles direkte på Månens overflade med den metode. Samtidig gør 3D-teknologien det muligt at kombinere forskellige materialer og skabe komplekse geometrier, som ville være både vanskelige og dyre at transportere derop fra Jorden”.