Uma base lunar sem transportar tijolos da Terra: cientistas explicam como construir no interior de uma cratera lunar

Quando os primeiros astronautas pisaram a Lua, no âmbito do Programa Apollo, o conceito de habitats lunares deixou de ser matéria de ficção científica e passou a ser objeto de estudo científico.

construção na Lua; IA
A perspetiva de estabelecer uma presença humana na Lua passou do domínio da ficção científica para um objetivo exequível. (Imagem criada por IA)

Com várias agências espaciais a planearem enviar missões tripuladas à Lua na próxima década, estes planos de construção de habitats lunares voltaram a ser objeto de interesse científico. Estruturas que permitirão um "programa sustentado de ciência e desenvolvimento lunar" é o objetivo a longo prazo do Programa Artemis da NASA. A China e a ESA têm planos semelhantes com a Estação Internacional de Investigação Lunar (ILRS) e a Aldeia Lunar.

Para limitar a quantidade de materiais que precisam de ser lançados para a Lua e reduzir a dependência da Terra, estes planos irão incorporar recursos locais para materiais de construção e recursos - utilização de recursos in-situ (ISRU).

Num estudo recente, investigadores da Polónia e do Reino Unido propuseram uma via de desenvolvimento para um habitat lunar que começa com uma cúpula construída com um geopolímero à base de regolito. Esta cúpula envolveria uma cratera de 17 metros de diâmetro na região do Mare Tranquillitatis, que albergaria todos os edifícios necessários para uma base lunar.

Simplificar é a base deste plano

O conceito delineado no artigo publicado na Scientific Reports representa um conceito simplificado para uma base lunar que potenciaria a ISRU e a produção de geopolímeros no local. A localização do local oferece também várias vantagens, entre as quais a proteção contra os impactos de meteoróides e os ejetos que estes produzem. Também foi selecionada uma região mare, que é mais baixa em termos de elevação do que os terrenos montanhosos e tem uma maior densidade de crateras.

base lunar
O objetivo a longo prazo do programa Artemis é estabelecer um habitat na Lua que permita às tripulações permanecerem na superfície lunar durante longos períodos. (Imagem criada por IA)

Além disso, a região do Mare Tranquillitatis, perto do local de aterragem da Apollo 11 (0,67 Norte por 23,47 Este), foi selecionada devido aos dados de amostragem fornecidos pelas rochas lunares trazidas pelos astronautas da Apollo-12.

"O conceito de utilização de uma cratera para construção tem um significado económico considerável, uma vez que diminui o volume de materiais estruturais necessários, concentrando-se apenas na implementação de uma cobertura. Na fase da nossa investigação apresentada neste artigo, a localização específica da cratera não foi o foco principal. Selecionámos uma cratera com dimensões adequadas ao nosso projeto, situada numa região onde a amplitude térmica facilitaria a produção de geopolímeros sem necessidade de energia suplementar."

Magdalena Mrozek, assistente de investigação na Faculdade de Engenharia Civil da Universidade de Tecnologia da Silésia, em Gliwice, Polónia.

Os autores analisaram o conceito de uma tampa de cobertura para a sua hipotética cratera lunar, que mede 17 metros de diâmetro e 6 metros de profundidade. Isto é consistente com as crateras na região do Mare Tranquillitatis, que têm em média cerca de 20 metros por 8 metros.

O passo seguinte foi efetuar uma análise numérica para identificar as dimensões e formas adequadas para uma estrutura lunar que pudesse suportar as transferências de carga e manter uma pressão atmosférica semelhante à da Terra (1.013,25 milibares ou 1 bar) no seu interior. Depois, foram selecionados materiais de construção que pudessem suportar as distribuições internas de tensão e ser produzidos no local utilizando recursos locais.

construção na lua; IA
A via de desenvolvimento destas instalações culmina em estruturas que são fabricadas e construídas predominantemente a partir de materiais obtidos na superfície lunar. (Imagem criada por IA)

Em última análise, selecionaram geopolímeros baseados no regolito lunar (GP), que consistem em monómeros sintéticos e inorgânicos compostos principalmente por alumínio e silício e têm propriedades mecânicas distintas análogas ao betão de cimento. Isto é vantajoso, dado que o regolito lunar contém uma média de 45% de óxido de silício (SiO) em peso. O geopolímero que criaram consistia numa solução de hidróxido de sódio (NaOH), vidro de água de silicato de sódio (NaO x nSiO x nHO) e o simulador de regolito das terras altas lunares LHS-1 produzido pelo Exolith Lab.

“A criação de materiais de construção a partir do regolito lunar original não é uma opção viável; por conseguinte, deve ser utilizado um dos simuladores de regolito lunar disponíveis no mercado. Selecionámos o LHS, produzido pela Space Resource Technologies. Utilizando este material, desenvolvemos um geopolímero, que foi posteriormente testado para obter os parâmetros de resistência que foram introduzidos no modelo numérico. As forças que atuam numa estrutura lunar diferem significativamente das experimentadas na Terra; consequentemente, tivemos de abandonar certas metodologias aplicáveis na Terra e reexaminar o problema a partir de uma nova perspetiva."

Magdalena Mrozek.

As condições de cura a que as amostras foram sujeitas foram selecionadas para simular as condições lunares na região do Mare Tranquillitatis. Embora as temperaturas variem entre 120 °C durante o dia lunar e -180 °C durante a noite lunar, não descem abaixo dos 60 °C durante sete dias terrestres, o que é propício ao processo de geopolimerização. Com estas considerações em mente, a equipa curou as suas amostras numa câmara de vácuo térmico a 60 °C e a uma pressão de 50 hPa (50 milibares), consistente com as condições de quase-vácuo na Lua.

Os resultados da experiência são animadores

Após um período total de cura de 28 dias, os materiais foram submetidos a testes de flexão e compressão e analisados por microscopia eletrónica (SEM) e difração de raios X (XRD). Estes testes revelaram que o geopolímero à base de regolito tinha uma resistência e elasticidade comparáveis às do cimento-areia-silicato de cálcio para alvenaria. O geopolímero e o desenho que selecionaram poderiam muito bem permitir a construção de bases lunares em regiões de crateras, concretizando assim um objetivo-chave do Programa Artemis da NASA.

Segundo Mrozek: "Somos engenheiros civis, e é por isso que o nosso trabalho se concentra nesta área específica de investigação. No entanto, estamos atualmente a colaborar com uma gama diversificada de especialistas de vários países em disciplinas como a arquitetura, a física, a geologia e a química. Estamos atualmente a preparar o início de um projeto de uma base lunar, que será significativamente mais complexo e detalhado."

Referência da notícia

Magdalena Mrozek, Dawid Mrozek, Mateusz Smolana & Lorna Anguilano. Concept and preliminary structural analysis of a crater-covering dome for future lunar habitats. Scientific Reports (2025).