Фото предоставлено: «Достижения аэрокосмических наук» (2024 г.). DOI: 10.1016/j.paerosci.2024.101045
Цель программы НАСА «Артемида» по установлению человеческого присутствия на Луне Земли как никогда близка к осуществлению в ближайшие несколько десятилетий. Но сегодняшним мечтателям с мечтательными глазами приходится считаться с мрачной реальностью создания постоянной базы на безвоздушной, пыльной, облученной скале в тысячах миль от дома. Насколько это может быть сложно?
Ответ, конечно, очень трудный. Но при тщательном планировании и инновациях это не кажется невозможным.
В обширной обзорной статье, подготовленной исследователями Конкордии и опубликованной в журнале Progress in Aerospace Science, авторы объясняют множество очень серьезных проблем лунного производства и инженерии, которые необходимы для установления устойчивого и долгосрочного присутствия на Луне. Но они также предлагают решения, которые могут решить эти проблемы.
«Важнейшим шагом является возможность производить все необходимое на месте», — говорит Мохаммад Азами, доктор философии. кандидат Лаборатории аэрокосмической робототехники (CUARL) Университета Конкордия. «Мы должны создать необходимую инфраструктуру для производства необходимых инструментов, структур и систем для расселения на Луне».
Исследователи говорят, что это потребует тесного использования трех важнейших технологий: 3D-печати, робототехники и искусственного интеллекта (ИИ).
Первые решения для впервые возникающих проблем
«Сочетание этих трех технологий обеспечивает универсальность», — говорит соавтор Кшиштоф Сконечный, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники Института аэрокосмического дизайна и инноваций Конкордия.
«Они позволяют нам адаптивно и гибко реагировать на возникающие проблемы. Мы не можем предсказать все заранее».
Небольшая машина для 3D-печати сможет производить специализированные детали и конструкции, необходимые для строительства, обслуживания и ремонта лунной инфраструктуры. Учитывая уникальную среду, в которой они будут использоваться, Сконечны говорит, что многие инструменты будут столь же уникальными.
«Все, что нужно построить, вероятно, будет впервые», — говорит он. «Это должно быть сделано на основе информации либо от астронавтов на месте, либо от специалистов на Земле, которые могут передавать проекты и заставлять машины производить их, пока астронавты спят».
Обещание лунной пыли
Луна также обладает важным природным ресурсом, который может снизить общую полезную нагрузку наземных миссий по снабжению: лунный реголит, слой мелкой, но высокоабразивной пыли, покрывающий лунную поверхность.
Исследования Азами в CUARL и Центре композитов Конкордия (CONCOM), недавно опубликованные в журнале Progress in Additive Manufacturing, привели к успешным прорывам, которые могут иметь решающее значение для лунного производства и проектирования: мобильный робот для 3D-печати, использующий космический производный композитный высококачественный полимер под названием полиэфирэфиркетон и имитатор лунной пыли для создания сложной геометрии по требованию.
Реголит имеет дополнительное преимущество: он обеспечивает эффективный барьер против солнечной радиации. Использование в строительстве в качестве радиационно-изоляционного слоя уменьшит необходимость извлечения подобных материалов с Земли.
«Долгосрочная задача состоит в том, чтобы использовать местные материалы не только в качестве наполнителя, но и в качестве основного ингредиента. Однако нынешние решения для этого очень энергозатратны», — говорит Азами.
И США, и Китай заявили, что хотят установить долгосрочное присутствие на Луне к середине следующего десятилетия. Сконечный говорит, что эти цели достижимы для небольших и коротких миссий, таких как полеты на Международную космическую станцию или исследовательские центры в Антарктиде.
Более долгосрочное присутствие создаст еще более серьезные проблемы, особенно в отношении воздействия более длительного присутствия на биологию человека, а также юридических вопросов, связанных с территориальными правами Луны.
«Это очень важные, комплексные задачи. Производство — это часть очень большой головоломки», — говорит он.
Информация от: Университетом Конкордия
