Камера сгорания для имитации лунной среды. Фото предоставлено: Университет Ватерлоо.
Представьте себе Луну как центр производства, строительства и даже человеческой жизни. Это уже не надуманная идея, застрявшая в научно-фантастических рассказах: растущий интерес и инвестиции в освоение космоса стимулируют усилия по разработке технологий, необходимых для того, чтобы сделать Луну жизнеспособным домом для людей.
Для строительства лунной инфраструктуры требуются строительные материалы, а транспортировка их с Земли будет дорогостоящей и неэффективной. Это стимулировало исследования на месте переработки и использования сырья, встречающегося в природе на поверхности Луны. Однако серьезной проблемой при таком подходе будет огромная энергия, необходимая для переработки лунных ресурсов.
Исследовательская группа из Лаборатории новых энергетических исследований (LEER) Университета Ватерлоо изучает переработку лунного реголита, верхнего слоя лунной почвы и пыли, в полезные материалы для жизнеобеспечения, производства энергии и строительства. Это включает в себя изучение использования материала несуществующих спутников в качестве источника топлива при смешивании с лунным реголитом. Международная астронавтическая федерация опубликовала две статьи об этом исследовании.
«Лунный реголит содержит много металлической пыли с содержащимся в ней кислородом», — сказал Коннор МакРобби, аспирант, работающий с профессорами, докторами наук. Джон Вен и Др. Жан-Пьер Хики руководит факультетом машиностроения и мехатроники в Ватерлоо.
«Поскольку он уже содержит кислород, мы можем использовать его для выработки тепловой энергии без необходимости использования атмосферного кислорода», — сказал МакРобби. «Это называется термитной реакцией, которая полезна в космосе, поскольку там нет легкодоступного кислорода».
Команда LEER провела эксперименты с использованием моделируемого «лунного» реголита, синтезированного и предоставленного Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Были проведены испытания с различными составами топлива и окислителя и с различными размерами частиц для контроля скорости выделения энергии космического термита для обогрева или производственных целей.
«Результаты показывают, что лунная поверхность пригодна для освоения Луны и позволяет людям исследовать и заселять лунную поверхность», — сказал Вэнь, директор LEER.
«В настоящее время мы постоянно работаем над улучшением извлечения металла и других полезных материалов из реголита и в сотрудничестве с канадскими и международными исследователями разрабатываем автоматизированные процессы для облегчения использования ресурсов на месте и поддержки экономики замкнутого цикла в космосе».
Потенциальную угрозу будущему человечества в космосе представляют миллионы быстро движущихся обломков, летающих взад и вперед между Землей и орбитой Луны. Европейское космическое агентство (ЕКА) сравнивает столкновение куска космического мусора размером в один сантиметр, летящего со скоростью 10 км/с, со столкновением небольшого автомобиля, движущегося со скоростью 40 км/ч.
Исследовательская группа LEER работает над решением этой проблемы, перерабатывая материал устаревших спутников и используя его для создания источника топлива для освоения космоса.
Лунный реголит – верхний слой почвы на Луне. Фото предоставлено: Университет Ватерлоо.
«Вышедшие из употребления спутники имеют огромную потенциальную ценность», — сказал МакРобби. «Они сделаны из множества полезных материалов, включая алюминий, который при добавлении в лунный реголит может вызвать термитную реакцию и выделять тепло».
Использование термитной реакции для повторного использования извлеченного космического мусора также позволит производить материалы для обслуживания и развития солнечных спутниковых систем в космосе, обеспечивая энергоснабжение для дальнейшего исследования космоса.
«Благодаря нашим исследованиям научная фантастика становится реальностью», — говорит МакРобби. «Наша цель — помочь построить инфраструктуру и технологии, которые обеспечат устойчивое человеческое поселение на Луне и за ее пределами».
Информация от: Университетом Ватерлоо.
