Лунную пыль научились превращать в строительный материал с помощью лазерной 3D-печати
Ученые из Университета штата Огайо (Ohio State University) добились значительного прогресса в области технологий, необходимых для создания постоянных баз на Луне. В своем новом исследовании они продемонстрировали, что лазерная 3D-печать может быть использована для превращения лунного грунта в пригодные для строительства материалы. Этот подход, известный как использование ресурсов на месте (In-Situ Resource Utilization — ISRU), позволит отказаться от дорогостоящей доставки строительных материалов с Земли, что сделает возведение долгосрочных обитаемых станций экономически оправданным.
В ходе экспериментов команда использовала синтетический аналог лунного реголита под названием LHS-1, который имитирует состав грунта лунных высокогорий. Технология заключается в послойном нанесении имитации лунной пыли и ее последующем плавлении с помощью мощного лазера. Высокая температура заставляет частицы спекаться и сплавляться друг с другом. После застывания материала наносится новый слой, и процесс повторяется снова. В результате получается прочный материал, напоминающий керамику, который обладает высокой устойчивостью к нагреву и механическим нагрузкам. Такой метод в будущем может применяться для строительства жилых модулей, взлетно-посадочных площадок, укрытий от радиации и других важных элементов инфраструктуры прямо на поверхности Луны.
В ходе исследований ученые также выяснили, что получаемый материал по-разному взаимодействует с различными поверхностями. К примеру, расплавленный реголит плохо прилипает к стали и стеклу, но отлично сцепляется с алюмосиликатной керамикой. Это открытие важно для создания прочных оснований под будущие постройки. Кроме того, исследователи обнаружили, что конечные свойства материала сильно зависят от условий окружающей среды, таких как уровень кислорода и мощность лазера. Это особенно критично для лунных условий, где нет атмосферы, а температура колеблется в колоссальном диапазоне от +120 °C до -170 °C. Столь резкие перепады создают риск теплового удара, который может привести к растрескиванию конструкций. Понимание того, как параметры печати влияют на устойчивость материала к таким условиям, станет ключевым фактором для успеха будущих миссий.
Разработка ведется с прицелом на программу NASA «Артемида», одной из главных целей которой является создание устойчивого присутствия человека на Луне. Традиционная доставка грузов, таких как бетон или сталь, обходится в сумму более миллиона долларов за килограмм, поэтому технологии переработки местного сырья становятся безальтернативным вариантом. Как подчеркивают авторы работы, успешное внедрение методов производства в космосе с минимальными ресурсами поможет не только в освоении других планет, но и в развитии принципов устойчивого развития на самой Земле.
Результаты этого исследования были в научном журнале Acta Astronautica.