Ученые разработали способ создания строительных материалов из лунной пыли методом лазерной 3D-печати.

Новости МирТесен

Сотрудники Университета штата Огайо достигли заметных успехов в разработке технологий, которые позволят создать постоянные лунные базы. Новое исследование показало, что лазерная 3D-печать может быть применена для преобразования лунного грунта в материалы, пригодные для строительства. Такая методика, основанная на использовании местных ресурсов (ISRU), позволит исключить дорогостоящую транспортировку строительных материалов с Земли, что сделает экономически целесообразным строительство долгосрочных обитаемых станций.

В процессе исследований ученые применяли синтетический аналог лунного грунта, известный как LHS-1, воспроизводящий состав почвы лунных высокогорий. Суть технологии заключается в последовательном нанесении имитации лунной пыли и последующем ее расплавлении с использованием мощного лазерного излучения. Возникающая высокая температура способствует спеканию и сплавлению частиц. После затвердевания наносится следующий слой, и процедура повторяется. В конечном итоге формируется прочный материал, схожий с керамикой, характеризующийся высокой стойкостью к воздействию тепла и механическим воздействиям. Подобный подход в перспективе может найти применение при возведении жилых модулей, площадок для посадки и взлета космических аппаратов, защитных сооружений от радиации и других ключевых компонентов инфраструктуры непосредственно на поверхности Луны.

В процессе исследований ученые установили, что полученный материал демонстрирует разное взаимодействие с различными поверхностями. Например, расплавленный реголит демонстрирует незначительную адгезию к стали и стеклу, но хорошо сцепляется с алюмосиликатной керамикой. Данное наблюдение имеет значение для формирования надежных фундаментов для будущих сооружений. Помимо этого, исследователи определили, что характеристики конечного продукта в значительной степени зависят от факторов внешней среды, включая концентрацию кислорода и интенсивность лазерного излучения. Это представляет особую важность для условий на Луне, где отсутствует атмосфера, а температура испытывает значительные колебания в диапазоне от +120 °C до -170 °C. Такие существенные перепады температур могут вызвать тепловой удар, приводящий к образованию трещин в конструкциях. Определение влияния параметров печати на устойчивость материала к подобным воздействиям станет решающим фактором для успешного выполнения будущих миссий.

Проект реализуется с учетом требований программы NASA «Артемида», направленной на формирование постоянной базы для человека на Луне. Доставка грузов привычными способами, например, бетона или стали, требует затрат свыше миллиона долларов за каждый килограмм, что делает переработку местных ресурсов единственно возможным решением. По мнению авторов исследования, успешное применение технологий производства в условиях ограниченных ресурсов за пределами Земли позволит не только осваивать другие планеты, но и продвигать принципы устойчивого развития на нашей собственной планете.

Результаты этого исследования были в научном журнале Acta Astronautica.