|
Использование лунного грунта для создания баз
|
|
|
|
Новое исследование предполагает, что имитация лунного грунта может быть превращена в чрезвычайно прочные конструкции, что потенциально проложит путь к более устойчивым и экономически эффективным космическим полетам. Используя специальный метод лазерной 3D—печати, исследователи расплавили искусственный лунный грунт — синтетическую версию мелкодисперсного пылевидного материала на поверхности Луны, называемого имитатором реголита, - на слои и соединили его с базовой поверхностью для изготовления небольших термостойких объектов.
|
|
|
|
Если использовать этот материал на поверхности Луны, он может помочь в создании прочных, нетоксичных мест обитания и инструментов для будущих астронавтов - возможностей, которые будут жизненно важны для миссий НАСА Artemis, направленных на обеспечение долгосрочного присутствия человека на Луне к концу десятилетия.
|
|
|
|
Но чтобы оценить, насколько хорошо этот новый конструкционный материал может работать в космосе, команда протестировала процесс его изготовления в различных условиях окружающей среды, показав, что общее качество материала в значительной степени зависит от поверхности, на которую наносится грунт.
|
|
Как ведет себя имитатор лунного грунта
|
|
|
|
"Комбинируя различные материалы, такие как металл и керамика, в процессе печати, мы обнаружили, что конечный материал действительно чувствителен к воздействию окружающей среды", - сказал Сижэ Сюй, ведущий автор исследования и аспирант кафедры проектирования промышленных систем в Университете штата Огайо. "Различные условия окружающей среды приводят к различным свойствам, которые непосредственно влияют на механическую прочность и устойчивость к тепловым ударам определенных компонентов".
|
|
|
|
|
|
|
Исследование было недавно опубликовано в журнале Acta Astronautica.
|
|
|
|
Существует два типа имитаторов лунного реголита, которые ученые используют для изучения поверхности Луны. Тот, который использовала эта команда, называется LHS-1 и предназначен для воспроизведения почвы, найденной в лунном нагорье, сильно изрытом кратерами районе, изобилующем темными базальтовыми породами.
|
|
|
|
В данном случае исследователи обнаружили, что, хотя печать LHS-1 на поверхностях из нержавеющей стали и стекла была сложной задачей, она хорошо держалась на алюмосиликатной керамике, вероятно, потому, что эти два соединения образуют кристаллы, которые повышают термическую стабильность и механическую прочность.
|
|
Проблемы строительства вне Земли
|
|
|
|
Другие экологические факторы, такие как количество кислорода в атмосфере, сила лазера и даже скорость процесса печати, было также показано, что влияние на устойчивость конструкции, сказала Сара Вульф, старший автор исследования и доцент кафедры механической и аэрокосмической инженерии в штате Огайо.
|
|
|
|
"В космосе возникают условия, которые действительно трудно воспроизвести в симуляторе", - сказала она. "Это может сработать в лаборатории, но в условиях нехватки ресурсов вы должны попробовать все, чтобы максимально повысить гибкость машины для различных сценариев".
|
|
|
|
Неудивительно, что разработка специальных систем для длительных космических полетов является одним из наиболее сложных аспектов успешного освоения человеком космоса, поскольку технологии, созданные для использования ресурсов на месте или использования местных природных ресурсов в местах назначения миссии, должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать экстремальные условия вакуума, пыли и высокой температуры окружающей среды.
|
|
Почему производство в космосе так важно
|
|
|
|
Для достижения этой цели ученые быстро разрабатывают системы аддитивного производства, которые помогут сократить необходимость транспортировки большого количества материалов и тяжелого оборудования с Земли и позволят астронавтам создавать множество конструкций, инструментов и мест обитания.
|
|
|
|
Перспективные возможности этих технологий позволили бы не только существенно сэкономить время полета, но и обеспечить большую независимость экипажей при отправке в дальний космос.
|
|
|
|
Тем не менее, требуется больше данных, чтобы преодолеть любые потенциальные ограничения, с которыми могут столкнуться будущие путешественники, отправляясь в другие миры. Это исследование, например, предполагает, что вместо того, чтобы использовать электричество, поскольку их печатающая система находится на Земле, будущие проекты системы, вероятно, можно было бы расширить, используя солнечную энергию или другие гибридные энергетические архитектуры.
|
|
|
|
"Существует так много приложений, над которыми мы работаем, используя новую информацию, что возможности безграничны", - сказал Сюй.
|
|
|
|
Работа этой команды также выходит за рамки поддержки стремления человечества к звездам, поскольку получение лучшего представления о том, как может работать производство в космосе, может помочь исследователям найти новые способы решения проблемы острой нехватки материалов на родине, сказал Вольф.
|
|
|
|
"Если мы сможем успешно производить оборудование в космосе, используя очень мало ресурсов, это означает, что мы также сможем добиться большей экологичности на Земле", - сказала она. "С этой целью мы прилагаем все усилия для повышения гибкости оборудования в различных сценариях".
|
|
|
|
Источник
|
