Космонавтика

За последние десятилетия ученые опробовали много разных способов производства стройматериалов на Луне, но в основном они требовали различных добавок для прочности, оказывались энергозатратными или предполагали создание монолитных крупных конструкций. Теперь команда космических инженеров продемонстрировала технологию, которая позволяет обойтись одним только лунным грунтом и сравнительно экономно изготавливать из него небольшие детали «конструктора».

Строительство на Луне — вопрос не только неопределенного и отдаленного будущего: его стремятся решить уже в рамках нынешних планов по созданию постоянных научных баз на спутнике нашей планеты. Конечно, они будут развернуты из готовых модулей, но понадобится дополнительная защита от радиации, а покрытие корпусов станции грунтом как раз обеспечило бы такую защиту.

Предлагаются разнообразные способы решения этой задачи. Например, в 2020 году европейские инженеры показали бетон, который можно было бы изготавливать на Луне. Для него, помимо самого лунного грунта, необходима вода, причем именно в жидком состоянии.

В лунных полярных регионах хранятся крупные залежи водяного льда. Значит, для производства бетона его нужно добывать вместе с реголитом и растапливать в условиях достаточного давления, иначе в безатмосферной лунной среде лед будет при нагреве сублимировать, то есть переходить сразу в газообразное состояние. Кроме того, эта технология предусматривает использование мочи астронавтов для придания материалу пластичности.

Исследователи по всему миру пытаются сделать процесс возведения конструкций из лунного вещества максимально простым и экономным. Недавно инженеры из университетов США и Финляндии описали свой вариант достижения этой цели в статье, доступной на сервере препринтов arXiv.org.

Специалисты создали экспериментальную установку, которая изготавливает небольшие «кирпичики» из порошкообразного реголита путем лазерного спекания: необходимо поместить на рабочую платформу тонкий слой этого вещества, под действием лазерного луча песчинки в нем скрепляются друг с другом и образуют единое целое, далее сверху насыпается новый слой, и процесс повторяется.

В рамках демонстрационного испытания таким образом сделали несколько кубиков сантиметрового размера и детали более сложных форм — в виде «креста» и буквы «Н». Их можно соединять друг с другом, как при сборке конструктора, то есть без необходимости скрепления с помощью цемента или чего-то подобного.

Инженеры использовали в качестве сырья не настоящий лунный грунт, а его максимально похожий аналог. Построенная установка требует в общей сложности не более примерно 120 ватт электроэнергии. На Луне она могла бы работать на небольшом радиоизотопном генераторе. Можно задействовать и солнечные панели, но необходимо учитывать двухнедельные лунные ночи. Реальная «машина» должна быть гораздо производительнее и потребует намного больше энергии, но разработчики считают это достижимым.

С другой стороны, они признают и проблемы: блоки получаются чересчур шероховатыми, а это означает недостаточно плотное соединение. К тому же возникает вопрос о прочности изделий: давление перпендикулярно слоям — то есть «сверху» — изделия выдерживают заметно хуже, чем давление «сбоку».