Немецкие ученые провели эксперимент и установили, что для решения проблемы лунной пыли, а также для очистки дорог и посадочных площадок на поверхности Луны можно использовать линзу, которая будет фокусировать солнечный свет, и местный реголит.
Если планируется повторное высадка людей на Луну (после 2025 года, проект «Артемида»), для реализации планов по созданию постоянной базы на Луне (в рамках программы «Артемида» к 2030 году) необходимо преодолеть серьезную проблему, связанную с лунной пылью. Ее чрезвычайно мелкие частицы, имеющие заостренные края, обладают абразивными свойствами. Проще говоря, будущим колонизаторам предстоит столкнуться с облаками острых фрагментов, которые способны не только повредить технику и оборудование, но и скафандры, включая возможность их проникания внутрь.
Подобная проблема уже возникала во время американских полетов на Луну: после первого выхода скафандры постепенно теряли герметичность, лунная пыль попала в посадочный модуль и затрудняла дыхание астронавтов.
Решением проблемы может стать строительство дорог и посадочных площадок с твердым покрытием, что значительно уменьшит распространение пыли. Однако доставка материалов с Земли для возведения инфраструктуры на поверхности спутника потребует значительных затрат, поэтому важно найти способы использования местных ресурсов для этих целей.
В своей статье группа ученых из различных немецких университетов, возглавляемая физиком Йенсом Гюнстером, опубликованной в журнале Scientific Reports, она сообщила, что разработала способ высокотемпературной плавки, позволяющий создавать из реголита надежные элементы для дорожного покрытия.
Известно, что реголит может быть использован для создания строительных материалов посредством воздействия солнечного света или лазерного излучения. Процесс включает в себя нагрев реголита до состояния плавления с последующим охлаждением. Однако качество получаемой конструкции является ключевой проблемой, и для создания нужного строительного элемента требуется точный подбор технологии производства. Неправильный диаметр луча, недостаточная концентрация света, неверная фокусировка, а также некорректный выбор мощности и температуры могут привести к созданию детали с деформацией.
Исследователи во главе с Гюнстером провели анализ, чтобы определить, возможно ли использование интенсивного сфокусированного света для плавления лунного реголита и создания подходящих материалов для строительства дорог и посадочных площадок.
В ходе эксперимента исследователи использовали углекислотный лазер, имитирующий интенсивное солнечное излучение, мощностью до 12 киловатт и диаметром луча до 100 миллиметров, а также мелкозернистый материал EAC-1A — он выступил как имитатор лунного реголита.
Затем физики проводили эксперименты, варьируя мощность установки и диаметр лазерного луча, направляя его на EAC-1A, для получения прочного материала были подобраны необходимые параметры. В результате исследователи смогли получить плотные треугольникоподобные фигуры с полым центром, размеры которых составили 250 на 250 миллиметров. Для создания таких деталей ученые использовали лазер мощностью три киловатта и луч диаметром 45 миллиметров.
Исследователи подчеркнули, что новые конструкции способны функционировать совместно, формируя прочную поверхность, пригодную для укладки на обширных территориях лунного грунта и дальнейшего использования в качестве посадочных площадок и дорог.
«По словам Гюнстера, для реализации данной технологии на Луне не потребуется отправлять лазер, достаточно линзы, которая будет фокусировать солнечный свет. При заданных параметрах мощности и диаметра луча, площадь линзы составит около 2,37 квадратного метра.
Для подтверждения этих выводов существует лишь один метод: необходимо доставить линзу нужного размера на наш спутник и повторить эксперимент, проведенный немецкими физиками.