Як будувати місячні бази з місцевих матеріалів
У рамках програми Artemis NASA планує до 2028 року здійснити перше повернення людини на поверхню супутника Землі з часів місії Apollo-17 у 1972 році. Метою є не просто одиничний політ, а створення довготривалої програми досліджень і освоєння Місяця, що включатиме будівництво баз та житлових модулів. Проте транспортування всього необхідного обладнання з Землі коштує надзвичайно дорого, що змушує шукати альтернативні рішення. Нещодавно ми писали про те, як можна “вирощувати” будинки на Марсі, тепер погляньмо на подібну задачу в межах Місяця.
Єдиним практичним варіантом будівництва на Місяці є використання місцевих матеріалів — так зване використання ресурсів на місці (ISRU). У цьому контексті перспективним є застосування адитивних технологій (3D-друку) для перетворення місячного реголіту — пилоподібного ґрунту — на будівельні матеріали. Проте більшість існуючих технологій 3D-друку не пристосовані до екстремальних умов Місяця: низької гравітації (16,5% земної) та великих температурних коливань — від +54°C на сонячному боці до -246°C у затінених регіонах.
Більшість існуючих методів 3D-друку потребують також додаткових речовин: розчинників, полімерів або сполучних агентів, які доведеться доставляти із Землі. Такі підходи значно ускладнюють і здорожують будівництво. Крім того, робота принтерів потребує стабільного джерела енергії, яким у майбутньому, можливо, стане ядерний реактор.
Європейське космічне агентство (ESA) разом з архітектурним бюро Foster + Partners досліджує можливості використання лазерного або мікрохвильового спікання реголіту для створення керамічних будівельних елементів. Проте ці методи енергоємні й складні в реалізації на місці.
Дослідники з Університету Арканзасу на чолі з професором Ваном Шоу (Wan Shou) запропонували простіший і технологічно гнучкіший варіант — світлове спікання. Цей метод передбачає концентрацію сонячного світла за допомогою оптичної системи для розплавлення реголіту, який після охолодження перетворюється на твердий матеріал.
Особливість підходу команди полягає в тому, що вони не намагаються друкувати цілі будівлі, як у багатьох попередніх концепціях. Натомість вони виготовляють окремі будівельні блоки — модулі, схожі на “цеглини LEGO”, які можна з’єднувати між собою. Така модульність дозволяє створювати конструкції різної складності та конфігурації. За словами першого автора дослідження, Коула МакКаллума, це дозволяє значно зменшити обсяг обладнання, необхідного для будівництва, і краще адаптуватися до обмежень космічних місій.
“Ми зосередилися на виготовленні великої кількості взаємозамінних блоків, оскільки побудова великих об’єктів виявилась менш точною. Цей підхід також добре відповідає вимогам гнучкості та масштабованості”, — пояснив МакКаллум.
Однією з ключових переваг методу є енергетична автономність — замість імпортованих джерел енергії використовується сонячне світло, доступне у багатьох регіонах Місяця. Проте технологія ще потребує значної оптимізації. Зокрема, дослідникам потрібно краще зрозуміти, як відбувається процес спікання у вакуумі, як адаптувати платформу для виробництва під рухомий сонячний слід, і як захистити обладнання від агресивних умов місячного середовища.
Команда планує створити прототип пристрою та провести лабораторні випробування. За їхніми словами, наукова база для реалізації такого підходу вже існує — тепер усе залежить від інженерного втілення.
“Перед нами ще чимало інженерних задач: як спікання поводиться у вакуумі, як конструкція пристрою адаптується до сонячного циклу, як зробити її надійною. Але науково ми вже маємо чітке уявлення про принципи роботи”, — підсумував МакКаллум.
Джерело: Universe Today
Найцікавіше за тиждень
Один лист на тиждень. Без спаму.
Нові статті, добірки та корисні матеріали DAY TODAY — в одному короткому листі.
