Недавно китайские ученые совершили важный прорыв в создании материалов для строительства будущих баз на Марсе. Исследование, проведенное специалистами Синьцзянского технического института физики и химии при Китайской академии наук (CAS), показало, что возможно непрерывно изготавливать волокнистые материалы, используя сырье, имитирующее марсианскую почву.
Используя земной базальт, химический и минеральный состав которого аналогичен марсианскому грунту, исследователи получили волокна методом полного плавления при температуре 1360 °C и последующего прядения. Это подтверждает возможность создания композитных материалов, армированных волокнами, для строительства инфраструктуры.
Использование данной технологии позволит возводить надежные и долговечные сооружения прямо из марсианского грунта, используя доступные ресурсы. Это существенно уменьшит потребность в доставке строительных материалов с Земли.
Строительство на Марсе
Использование ресурсов, обнаруженных на Марсе, для возведения человеческих поселений – не новая концепция. Так, НАСА инвестировало существенные средства в разработку технологий 3D-печати, позволяющих применять марсианский реголит для строительства жилых помещений. Примером такого проекта является Mars Ice House – концепция, основанная на использовании марсианского льда как строительного материала, благодаря его изоляционным свойствам и защите от космической радиации.
Европейское космическое агентство (ESA) также изучало лунный реголит, обладающий свойствами, аналогичными марсианским, с целью использования его для 3D-печати лунных баз.
Объединяющим фактором этих проектов является стремление уменьшить зависимость от ресурсов Земли, обеспечить устойчивость долгосрочных миссий и создать предпосылки для возможной колонизации Солнечной системы в будущем.
Волокна с оптимальными механическими свойствами
Китайские ученые получили неожиданный результат исследования: волокна, созданные из грунта, имитирующего марсианский, демонстрируют выдающиеся механические характеристики, что делает их идеальными для использования в качестве армирующего компонента в композитных материалах.
Наблюдения, сделанные в ходе плавки и прядении, показали, что снижение скорости прядения способствует формированию более плотной атомной структуры волокон, что увеличивает их сопротивляемость к внешним воздействиям. Такие волокна могут послужить основой для строительства жилых модулей и конструкций, предназначенных для защиты от экстремальных условий на Марсе, включая низкую гравитацию и разреженную атмосферу.
Производство материалов на Марсе позволит значительно уменьшить затраты и упростить логистику космических миссий, поскольку исключит необходимость доставки больших объемов ресурсов с Земли. Данная технология также может быть применена для работы на других планетах, например, на Луне, что расширит перспективы освоения и колонизации космоса.
Последствия для освоения космоса
Результаты данного исследования выглядят перспективными. Производство строительных материалов на Марсе открывает путь к автономности будущих космических поселений и способно кардинально изменить подходы к планированию и реализации межпланетных экспедиций.
Сокращение расходов и снижение рисков, сопутствующих доставке грузов с Земли, делают освоение дальнего космоса более реальным (и перспективным). Помимо этого, подобные достижения создают предпосылки для международного партнерства в области разработки инновационных космических технологий, стратегий и новых идей для будущих полетов.
Ученые отмечают, что создание марсианских волокон, вероятно, столкнется с рядом сложностей. Среди них – воздействие условий на Марсе (в частности, слабой гравитации и бездействующей атмосферы) на характеристики волокон, а также необходимость разработки и внедрения оборудования для их производства.
Ввиду трудностей, возникающих при воссоздании марсианских условий на Земле, ученые планируют провести демонстрационные испытания на борту китайской космической станции «Тяньгун». Это позволит изучить характеристики волокон, созданных в различных условиях, непосредственно в космосе.