ESTUDIO DE SINTERABILIDAD DE SIMULANTES DE REGOLITO LUNAR Y DE MARTE MEDIANTE MÉTODOS CONVENCIONALES Y NO CONVENCIONALES

Abstract

[ES] El diseño y la construcción de una base permanente en la Luna y en Marte, en un futuro algo más lejano, es uno de los mayores retos a los que se enfrentan los organismos espaciales. Los expertos y defensores de la exploración espacial están convencidos de que la colonización lunar es el siguiente paso lógico en la expansión del ser humano. En estos momentos, es evidente que una de las mayores desventajas con las que cuenta esta iniciativa, es el transporte y el manejo de materias primas desde la Tierra. El uso directo de materias extraídas del suelo lunar o marciano, llamadas regolitos, como material de construcción y utensilios abarataría enormemente los costes. Partiendo de esta premisa, es necesario realizar un estudio exhaustivo de estos regolitos como material de uso. Sin embargo, otro problema añadido es que la cantidad de regolito lunar traído a la tierra es limitada, y actualmente, no hay muestra de suelo marciano, por ello es necesario utilizar simulantes de estos materiales para continuar la investigación. Este Proyecto Fin de Máster, tiene como principal objetivo el estudio de la sinterabilidad de simulantes de regolitos lunares [Lunar Highlands Simulant (LHS-1) y Lunar Mare Simulant (LMS-1)] y de Marte [Mars Global Simulant (MSG-1)]. El primer paso será la caracterización de los polvos de simulante. Se determinará la densidad, la dilatación térmica y la distribución del tamaño de las partículas. Se realizarán distintas moliendas de alta energía para establecer la relación entre tamaño de grano y la sinterizabilidad. Posteriormente, estos materiales se sinterizarán mediante técnicas convencionales y no-convencionales, mediante microondas mono-modo y multi-modo. Se estudiarán diferentes temperaturas, y tiempos de mantenimiento, así como distintas atmósferas. Como el objetivo es ver el efecto de cada parámetro en la calidad de las muestras finales obtenidas, se caracterizarán los materiales mediante microscopía electrónica y ensayos mecánicos.

[EN] The design and construction of a permanent base on the Moon, and on Mars in a more distant future, is one of the greatest challenges space organisms are facing today. Experts and advocates of space exploration are convinced that lunar colonization is the next logical step in human expansion. Currently, it is evident that a major disadvantage of this initiative is the transportation and handling of raw materials from Earth. The direct use of materials extracted from the lunar or Martian soil, called regoliths, as construction material and tools would greatly lower costs. Based on this premise, it is necessary to carry out an exhaustive study of these regoliths as material for use. However, another added problem is that the amount of lunar regolith brought to earth is limited, and currently, there is no Martian soil sample, for it is necessary to use simulants of these materials to continue the investigation. The main objective of this Final Master Project is to study the sinterability of simulants of lunar regoliths [Lunar Highlands Simulant (LHS-1) and Lunar Mare Simulant (LMS-1)] and of Mars [Mars Global Simulant (MGS-1)]. The first step will be the characterization of the simulant powders. The density, thermal expansion and size distribution of the particles will be determined. Different high-energy grinding will be carried out to establish the relationship between grain size and sinterability. Subsequently, these materials will be sintered using conventional and non-conventional techniques, using single-mode and multi-mode microwaves. Different temperatures and maintenance times will be studied, as well as different atmospheres. As the objective is to see the effect of each parameter on the quality of the final samples obtained, the materials will be characterized by electron microscopy and mechanical tests.