Лунный цемент из реголита прошёл испытание космосом и стал прочнее после полёта на МКС
Учёные из Делавэрского университета разработали новый строительный материал, который в будущем может использоваться для создания сооружений на Луне. Образцы материала провели шесть месяцев за пределами Международной космической станции, где подвергались воздействию космической радиации, вакуума и резких перепадов температуры.
После возвращения на Землю исследователи обнаружили, что материал не только сохранил свои свойства, но и в некоторых испытаниях оказался прочнее образцов, которые всё это время хранились в земных условиях.
Основой разработки стали геополимеры — материалы, которые могут заменить традиционный цемент. В отличие от обычного цемента, для их производства не требуется высокотемпературная обработка, поскольку прочная структура формируется благодаря химическим реакциям между минеральными компонентами.
Учёные считают, что такие материалы могут стать важной частью будущего освоения Луны. Доставка строительных материалов с Земли будет крайне дорогой, поэтому исследователи предлагают использовать местный лунный грунт — реголит, который покрывает поверхность спутника.
Реголит представляет собой смесь пылевидных частиц и силикатных минералов, похожую по составу на некоторые глинистые материалы на Земле. Благодаря его широкому распространению на Луне он рассматривается как один из главных ресурсов для строительства будущих баз и технических сооружений.
Для проверки прочности материала команда учёных отправила тонкие пластины из геополимеров, созданных на основе искусственного лунного и марсианского грунта, на Международную космическую станцию в рамках специального эксперимента НАСА по изучению материалов в космосе.
Образцы находились снаружи станции в течение шести месяцев, где подвергались воздействию условий низкой околоземной орбиты. Результаты показали, что материал не разрушился под воздействием космической среды, а некоторые его характеристики даже улучшились.
Однако для строительства на Луне недостаточно создать прочный материал. Учёным также необходимо учитывать, что состав реголита может значительно отличаться в разных районах поверхности Луны, поэтому технология производства должна быть адаптируемой.
Для решения этой задачи исследователи разработали систему на основе машинного обучения. Она позволяет прогнозировать прочность будущего строительного материала, анализируя состав исходного грунта и условия его обработки.
Дополнительные исследования были посвящены поведению геополимеров во время приготовления строительной смеси. Учёные определили важный этап, когда жидкая смесь начинает превращаться в твёрдую структуру.
Оказалось, что перемешивание материала до этого момента практически не влияет на скорость затвердевания и конечную прочность. Это означает, что будущие автоматические установки на Луне смогут иметь больше свободы при обработке местного сырья.
Исследователи считают, что разработка поможет не только в освоении Луны, но и в создании более экологичных строительных технологий на Земле. Использование природных материалов и снижение энергозатрат при производстве цементных аналогов могут сделать строительство более устойчивым.