|
Стекловолокна в лунном реголите могут помочь в строительстве
|
|
|
|
В рамках программы Artemis НАСА планирует отправить первых астронавтов на Луну более чем за 50 лет. До конца десятилетия эта программа направлена на создание инфраструктуры, которая позволит осуществлять «устойчивую программу исследования и освоения Луны». У Европейского космического агентства (ЕКА) также есть большие планы, в том числе создание лунной деревни, которая станет духовным преемником Международной космической станции (МКС). Китай и Роскосмос также объединились в июне 2021 года, чтобы объявить, что они построят Международную лунную исследовательскую станцию (ILRS) вокруг южного полюса Луны.
|
|
|
|
Во всех случаях космические агентства планируют собирать местные ресурсы для удовлетворения своих строительных и долгосрочных потребностей — процесс, известный как использование ресурсов на месте (ISRU). Основываясь на образцах, возвращенных пятой миссией Китайской лунной программы исследования (Чанъэ-5), группа исследователей из Китайской академии наук (CAS) впервые идентифицировала местные стеклянные волокна. Согласно статье, которую они написали, эти волокна образовались в результате прошлых столкновений в регионе и могут стать идеальным строительным материалом для будущих лунных баз.
|
|
|
Работой руководили Жуй Чжао, Лайцюань Шен, Дундун Сяо и Чао Чанг из Института физики CAS (IOP) в Пекине. К ним присоединились исследователи из Центра материаловедения и оптоэлектроники Университета Китайской академии наук (UCAS), Лаборатории материалов озера Суншань, Лаборатории космических технологий Цянь Сюэсэнь, Китайской академии космических технологий (CAST), и Колледж инженерных и прикладных наук Нанкинского университета. Статья группы «Разнообразные стекла, обнаруженные в лунном реголите Chang’E-5» недавно появилась в National Science Review.
|
|
|
|
Как указала команда IOP в своей статье, лунные стекла являются важным компонентом лунных грунтов и производятся с помощью различных процессов. Всего они выделили пять типов на основе вовлеченного процесса образования: вулканический, ударный, прилипший, отложенный и облученный. Эти очки могут оставаться стабильными в течение миллиардов лет, обеспечивая геологическую летопись Луны и помогая лучше понять ее формирование и эволюцию. Сюда входят вопросы, касающиеся продолжительности вулканизма, поздней тяжелой бомбардировки, происхождения лунной воды и наличия лунного магнитного поля.
|
|
|
|
Команда определила, что удары являются наиболее активными процессами на лунной поверхности, поскольку они «крайне неоднородны как во временном, так и в пространственном масштабе», то есть удары представляют собой продолжающееся явление, в отличие от вулканизма и другой геологической активности, которая закончилась миллиарды лет назад. Изучая различные стекла в 1,73 кг (3,8 фунта) лунного реголита, доставленного Chang'E-5 (CE-5) из северного морского региона Oceanus Procellarum, они смогли уточнить их происхождение и приписать трем основным механизмам: воздействие, осаждение и облучение.
|
|
|
|
Как они заявляют, образцы сильно отличались от тех, которые были доставлены астронавтами «Аполлона» и советской программы «Луна», что позволяет предположить, что в Oceanus Procellarum работали разные механизмы: 3,9–3,0 млрд лет назад и покрывают лишь около 4,4% ближней поверхности Луны, образцы CE-5 собраны из самой молодой лунной области, датируемой 2,0 млрд лет назад, и выше средних высоких широт, что позволяет изучать Луну в расширенном пространственно-временном диапазоне. . Предварительные характеристики показывают, что образцы CE-5 являются зрелыми образцами, но имеют значительно более низкое содержание стекла (8,3–20,0 %), чем образцы «Аполлон» (25,4–72,3%), что подразумевает совершенно иную космическую среду, чем на участках «Аполлон».
|
|
|
|
Охарактеризовав морфологические, микроструктурные и геохимические свойства образцов, команда обнаружила, что образцы CE-5 содержат различные стекловидные материалы. Как показано на изображении выше, это были стеклянные частицы различной формы, такие как глобулы, эллипсоиды, гантели и слезы (от a до i). Они также отметили наличие удлиненных стеклянных волокон, которые (на основании их удлинения) варьировались по форме от головастиков (n), булавы (o) и нитей (p). Далее они пришли к выводу, что эти волокна были образованы расплавленными материалами, образовавшимися в результате ударов, которые охлаждались при контакте с лунной средой. Эти волокна станут высокоэффективным строительным материалом, соответствующим предложениям ISRU по строительству лунных баз. Команда IOP указала на это, обратившись к предыдущим попыткам изготовить искусственные стеклянные волокна из имитаторов лунного реголита в лаборатории.
|
|
|
|
Короче говоря, их анализ показал, что эти волокна можно собирать на Луне и использовать для изготовления необходимых материалов: «[Были предприняты попытки с использованием] материалов, имитирующих луну, для изготовления искусственных стеклянных волокон в лабораториях для будущего строительства лунных баз. Наши результаты прямо демонстрируют что стеклянные волокна могут быть произведены на Луне на месте, что может вдохновить космическое производство стеклянных волокон, таких как гомогенные оптические волокна и укрепляющие структурные волокна, необходимые для будущих лунных баз».
|
|
|
|
Прежде чем космические агентства смогут построить на Луне долговременную среду обитания, абсолютно необходимы исследования, характеризующие лунную среду и ее ресурсы. В дополнение к новому пониманию многих процессов, формировавших лунную поверхность с течением времени, исследование ВГД может открыть путь к созданию постоянных баз на Луне. Это исследование может также послужить основой для будущих миссий на Марс, которые НАСА и Китай планируют начать к 2033 году. Эти миссии включают создание наземной среды обитания, а дальнейшее изучение марсианской среды может привести к специализированным методам строительства.
|
|
|
|
Источник
|
