Последние несколько лет я ремонтировал свой дом. Строительство на Земле кажется достаточно хорошо изученным процессом, ведь у нас есть много разных материалов на выбор. А как насчет будущих исследователей Луны? По мере приближения к постоянной лунной базе возможности астронавтов по перевозке грузов будут очень ограничены, поэтому им придется использовать местные материалы. На Луне это означает полагаться на пыльный лунный реголит, покрывающий поверхность. Исследователи разработали 20 различных методов создания строительных материалов из этого материала. Они включают затвердевание, спекание/плавление, затвердевание соединения и образование конфайнмента. Но что из всего этого лучше?
Астронавты Аполлона сообщили, что поверхность Луны покрыта тонким порошкообразным материалом, по текстуре напоминающим тальк. Считается, что материал, известный как лунный реголит, образовался в результате постоянной бомбардировки метеоритами на протяжении миллионов лет. Удары бомбардировали камни на поверхности Луны, разбивая их на мелкие зерна. Глубина слоя варьируется по поверхности от 5 до 10 метров и состоит в основном из диоксида кремния, оксида железа, диоксида алюминия и некоторых других минералов. Мелкий характер пыли затрудняет работу астронавтов и техники на поверхности, а ее резкие контуры делают ее несколько опасной.
Любым будущим инженерам, которые посетят Луну для строительства среды обитания, придется каким-то образом использовать этот материал в своей работе. В статье, опубликованной в журнале Engineering профессором Фэном из Университета Цинхуа, был проведен обзор возможных методов. Было использовано почти 20 методов, которые были разделены на четыре основных процесса.
Я могу только предположить, что это процесс, аналогичный бетону и его реакции с водой, реакция затвердевания захватывает частицы реголита и реагирует с ними с другими соединениями. Их придется доставить на Луну, и они, смешавшись с реголитом, затвердеют. В результате этого процесса будет создан твердый материал, в котором реголит составит от 60% до 95% всей смеси.
Альтернативный подход включает спекание или плавление реголита путем воздействия на него высоких температур. Этот подход может создать твердый материал, полностью состоящий из реголита, однако для этого необходимы температуры, превышающие 1000 градусов, и это само по себе создаст проблемы и проблемы безопасности на лунной поверхности.
Затвердевание соединения — это процесс, в котором для соединения реголита используются другие частицы. Подобно реакции затвердевания, в конечном продукте содержание реголита составляет от 65% до 95%. Для этого требуются более низкие температуры, чем для плавления, что делает его более безопасным процессом и занимает меньше времени, чем затвердевание.
Наконец, процесс, известный как формирование удержания, представляет собой интригующий подход, в котором используется ткань для ограничения и сдерживания реголита, образуя то, что в конечном итоге является мешками с материалом. Похоже, это усовершенствованная форма мешка с песком, в котором частицы не связаны, как в других процессах, но все же удерживаются внутри. 99% конечного продукта будет состоять из реголита, и хотя это более быстрый процесс с более низкой температурой, ему может не хватать прочности других методов.
Поиск наилучшего подхода требует рассмотрения затрат, производительности, безопасности, энергопотребления и требований к ресурсам. Чтобы учесть множество компонентов, команда разработала метод количественной оценки 8IMEM, который включает 8 показателей. Работая над выявленными процессами, команда рекомендует создание конфайнмента как лучший, наиболее экономически эффективный и безопасный подход.
Формирование конфайнмента, хотя и является наиболее экономически эффективным и быстрым методом, может не подходить для всех строительных нужд. Например, он может подойти для некоторых лабораторных нужд, но когда дело касается жилых помещений, это может оказаться не лучшим решением. Исследование поможет сфокусироваться и обосновать будущие решения по строительству на Луне.
Источник: Исследователи количественно оценили идеальный метод строительства лунной среды обитания на месте.
