Фотография и рентгеновское КТ-изображение спеченного блока КЛС-1, изготовленного с использованием оптимизированного процесса. Фото предоставлено: Корейский институт гражданского строительства и строительных технологий.
Недавнее открытие энергетических ресурсов на Луне, таких как водяной лед, возобновило интерес к ее потенциалу как устойчивого центра исследования космоса. НАСА также объявило о миссии «Артемида», целью которой является установление долгосрочного присутствия человека на поверхности Луны. Однако расширение инфраструктуры, например, строительство лунной базы, играет решающую роль.
Однако транспортировка строительных материалов с Земли на поверхность Луны с помощью спускаемых аппаратов требует значительных затрат — 1,2 миллиона долларов за килограмм. Вес напрямую отражается на стоимости и делает практически невозможной транспортировку строительных материалов с Земли на Луну.
Чтобы решить эту проблему, Корейский институт гражданского строительства и строительных технологий разработал технологию производства строительных материалов с использованием ресурсов Луны. Исследование было опубликовано в журнале Building Engineering.
Самый доступный ресурс на Луне — лунный реголит, то есть почва на лунной поверхности. Использование лунного реголита может привести к экономии средств. Лунный реголит состоит из мелких частиц и может быть спечен с помощью тепла. Однако в космических условиях соображения энергоэффективности при подаче тепла имеют решающее значение. Микроволны особенно выгодны с точки зрения энергоэффективности.
Исследовательская группа (д-р Чангген, Ли, д-р Ён-Джэ, Ким, д-р Хёну, Джин) под руководством д-ра. Хю-Сунг Шин из отдела исследований будущего и интеллектуального строительства KICT использовал микроволновое спекание для производства блоков, имитирующих лунный реголит, путем нагрева и уплотнения.
Графическое резюме. Источник: Журнал строительной инженерии (2024 г.). DOI: 10.1016/j.jobe.2024.109193
Когда лунный реголит нагревается микроволнами, могут образовываться локальные горячие и холодные пятна. Эти места приводят к локальному тепловому разбегу и препятствуют равномерному нагреву и спеканию. Для решения этой проблемы была разработана ступенчатая программа нагрева с определенной температурой и временем пребывания.
Кроме того, лунный реголит содержит летучие вещества, в том числе воду. Нагревание этих летучих материалов может вызвать внутренние трещины во время спекания. Исследовательская группа смягчила растрескивание, используя предварительно нагретый имитатор лунного реголита в условиях вакуума при температуре 250°C.
Чтобы оценить полноту спеченных блоков, предназначенных в качестве строительного материала, полученные блоки в определенных точках подвергались колонковому сверлению. Средняя плотность, пористость и прочность на сжатие образцов, пробуренных керном, составили примерно 2,11 г/см3, 29,23% и 13,66 МПа соответственно. Соответствующие стандартные отклонения составили 0,03, 1,01 и 1,76, что подтвердило однородность спеченных блоков.
КИКТ заполучил технологию производства строительных материалов из лунного реголита. Планируется проверить эту технологию в космических условиях. Проверка в космических условиях позволяет лучше удовлетворить растущий спрос на технологии космического строительства.
Доктор Шин сказал: «Многие предыдущие исследования космического строительства с использованием технологии микроволнового спекания привели к получению небольших или гетерогенных спеченных тел. Он также выразил планы использовать эту технологию для различных проектов строительства инфраструктуры на поверхности Луны в будущем».
Информация от: Национальным исследовательским советом по науке и технологиям.
