В зависимости от технических механизмов соединения и когезии между частицами технологии затвердевания и формирования реголита можно разделить на четыре группы: методы реакционного затвердевания (RS), спекания/плавления (SM), затвердевания соединения (BS) и метода ограниченного образования (CF). . 1 кредит
Поскольку миссия по исследованию Луны развивается от разведки к строительству и использованию, строительство луны на месте становится императивным требованием. Ключевым моментом является затвердевание и формирование реголита с целью максимизировать использование местных ресурсов при минимизации затрат на транспортировку и техническое обслуживание.
Для приготовления строительных материалов на основе реголита было использовано около 20 методов, каждый из которых имеет свои собственные требования и возможности. Профессор Фэн из Университета Цинхуа провел всесторонний обзор, точную классификацию и количественную оценку методов затвердевания и формирования реголита, проливая свет на ключевые проблемы и направления будущего развития. Статья опубликована в журнале Engineering.
В зависимости от технических механизмов соединения и когезии между частицами технологии затвердевания и формирования реголита можно разделить на четыре группы: методы реакционного затвердевания (RS), спекания/плавления (SM), затвердевания соединения (BS) и метода ограниченного образования (CF). . Конкретные методы далее классифицируются в зависимости от требований реализации, создавая надежную систему технологического состава. Это исследование количественно описывает каждую технику, обобщая процессы и параметры производительности.
При реакционном затвердевании частицы реголита связываются друг с другом посредством прореагировавших соединений. Этот метод основан на реакционных материалах, транспортируемых ракетами, при этом местный реголит обычно составляет от 60% до 95% общей смеси.
Спекание/плавление включает в себя подвергание реголита высокотемпературной обработке, при этом коэффициенты in situ обычно достигают 100%. Однако температура нагрева, превышающая 1000°C, может создать проблемы с энергоснабжением и работой оборудования.
Альтернативно, при затвердевании соединения используются связующие для склеивания частиц с соотношением in situ 65–95%. Этот метод требует более низких температур и меньшего времени для затвердевания. При формировании удержания используется ткань для удержания реголита, формирующая компоненты мешка из реголита за счет общего удержания без установления связей между частицами. При коэффициенте in situ до 99% этот метод требует относительно низких требований к температуре и времени, в то время как формованные компоненты демонстрируют преимущество на растяжение, но могут не иметь достаточной прочности на сжатие.
В поисках экономичных и высокоэффективных материалов для лунного строительства исследователи сталкиваются с проблемой минимизации потребления ресурсов, требований к энергии и сложности эксплуатации, обеспечивая при этом надежность в лунной среде. Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа представляет метод количественной оценки 8IMEM, включающий восемь показателей оценки и пороговые значения оценки, адаптированные к потребностям строительства.
Согласно результатам оценки, упаковка реголита в мешки является наиболее высоко оцененной технологией, требующей меньших затрат на материалы, оборудование и энергию и позволяющей быстро формировать крупные компоненты. Это открывает многообещающие перспективы для крупномасштабного строительства Луны на месте.
Методы спекания/плавления неизменно занимают высокие места, а методы литья демонстрируют исключительную прочность отверждения, что делает их пригодными для производства критически важных компонентов. Методы солнечной плавки напрямую используют солнечную энергию, что делает их идеальными для строительства с низким энергопотреблением.
Чтобы соответствовать условиям строительства Луны и долгосрочным целям Международных лунных исследовательских станций, был разработан комплексный четырехэтапный план: лаборатория, исследовательская станция, резиденция и среда обитания. Каждый этап имеет определенные функции и конкретные цели строительства, обеспечивая прогрессивное и устойчивое развитие лунной инфраструктуры.
Этап «Лаборатория» в первую очередь поддерживает беспилотные исследовательские проекты, а этап «Исследовательская станция» предназначен для астронавтов для временных научно-исследовательских миссий. Этап «Резиденция» спроектирован с учетом всех требований работы и жизни космонавтов на Луне, по функционалу напоминающий космическую станцию. Наконец, этап «Среда обитания» рассматривается как самоподдерживающаяся среда обитания для человеческой жизни и ретрансляционная станция для исследования дальнего космоса.
Для достижения целей строительства на каждом этапе исследовательская группа дополнительно проанализировала цели структурного строительства. На основе количественных оценок они предложили технологию мешков из реголита в качестве решения для строительства лунной базы.
Используя информацию, полученную в результате этой всесторонней оценки, исследователи могут принимать обоснованные решения о методах подготовки материалов, открывая путь для оптимизации усилий по строительству Луны. Кроме того, предлагаемый дизайн лунной среды обитания на основе мешков из реголита является практическим ориентиром для будущих исследований.
Информация от: Инженерным журналом
