يُعد بناء المباني على القمر تحديًا لم نتقنه بعد بشكل كامل. وضعت العديد من المشاريع خططًا طموحة، من تحويل التربةa القمرية إلى طوب باستخدام الجهد والعرق، إلى بناء أبراج لنقل الطاقة لاسلكيًا بين المناطق النائية. ومع ذلك، تتجاهل هذه المشاريع تقريبًا أحد أهم المواد المستخدمة على الأرض: السيراميك.

ناقش الدكتور أليكس إيليري، أستاذ الهندسة في جامعة كارلتون في أوتاوا، في ورقة بحثية نُشرت على خادم النسخ المسبقة، أهمية السيراميك للاقتصاد القمري، وأشار إلى ضرورة تطوير علم المواد لتصنيع واستخدام السيراميك على سطح القمر.

تركز أعمال استخدام الموارد المحلية على القمر على محورين رئيسيين: الأول هو استخدام الجليد المائي الموجود في المناطق المظللة بشكل دائم (خاصة في القطب الجنوبي القمري)، والثاني هو استخدام التربة القمرية الأساسية كمواد بناء لتلبية احتياجات البنية التحتية مثل الملاجئ أو منصات الهبوط. تركز أعمال استرداد الموارد الأخرى على استكشاف كيفية استخراج التربة القمرية أو غيرها من الهياكل كجزء من الاقتصاد القمري، مع التركيز بشكل خاص على إعادة هذه الموارد إلى الفضاء لبناء أقمار صناعية للطاقة الشمسية أو موائل فضائية كبيرة.

على الرغم من أن الماء نفسه يمتلك خصائص عملية وهو حيوي لاستيطان الإنسان المستقبلي على القمر، إلا أن التربة القمرية العادية محدودة الوظائف بسبب خصائصها المادية. فبينما هي مناسبة كمادة بناء أساسية، فإنها تفتقر إلى خصائص فيزيائية مهمة مثل المقاومة الحرارية والكهربائية، وقدرتها على العمل كمادة رابطة (مثل الملاط).

هنا يأتي دور السيراميك، حيث يمكن تصنيع العديد من أنواع السيراميك باستخدام مواد القمر نفسه. على سبيل المثال، يمكن تحويل anorthite، وهو أحد المواد الأكثر شيوعًا في التربة القمرية، باستخدام حمض الهيدروكلوريك إلى أكسيد الألومنيوم وثاني أكسيد السيليكون، وهما نوعان من السيراميك يُستخدمان على نطاق واسع على الأرض في التطبيقات التي تتطلب خصائص مادية متميزة مقارنة بالتربة القمرية العادية.

كما وصف الدكتور إيليري عملية لإنتاج هذه السيراميك باستخدام محاكي للتربة القمرية في المرتفعات القمرية، حيث يكون أحد المنتجات الثانوية هو كلوريد الكالسيوم، وهو مكون ضروري لتفاعل التحليل الكهربائي للملح المنصهر اللازم لإنتاج الألمنيوم النقي، وهو أحد أكثر المعادن المرغوبة للبناء على القمر.

بعد إنتاج السيراميك، تأتي الخطوة التالية في تشكيله إلى أشكال مفيدة. درس الدكتور إيليري عمليتين مختلفتين: التلبيد التقليدي (sintering) والطباعة ثلاثية الأبعاد. يتضمن التلبيد تسخين السيراميك إلى درجات حرارة عالية لربط الجزيئات الخزفية المسحوقة معًا، وهي الطريقة الأكثر شيوعًا.

على القمر، هناك ميزة إضافية تتمثل في إمكانية استخدام الطاقة الشمسية المركزة لتشغيل العملية بأكملها. ومع ذلك، تواجه هذه الطريقة مشكلات مثل الهشاشة والتشقق، مما يجعل العديد من القطع المصنعة بهذه التقنية غير مناسبة للأغراض المقصودة. يمكن أن يحسن إضافة الحديد (المتوفر بكثرة على سطح القمر) خصائص المادة، لكنه يتطلب خطوات معالجة إضافية ومواد مختلفة.

من ناحية أخرى، تواجه الطباعة ثلاثية الأبعاد تحدياتها الخاصة. بينما يمكن تصنيع أشكال وهياكل متنوعة من السيراميك على الأرض، تتطلب معظم تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد مادة رابطة مكونة من بوليمرات. وبما أن البوليمرات تتكون من الكربون، وهو نادر نسبيًا على القمر، يطلق الدكتور إيليري على هذه المشكلة اسم polymer problem، والتي قد تشكل عقبة كبيرة أمام الطباعة ثلاثية الأبعاد للسيراميك على القمر.