На Луне нет воздуха, температура скачет от смертельной жары до ледяного холода, а каждый сантиметр покрыт колючей пылью. Если человечество планирует длительные миссии, привозить с собой стройматериалы с Земли не получится, слишком дорого и тяжело. Ученые нашли выход: строить прямо из того, что есть под ногами — буквально из пыли. Ранее ученые придумали, как превратить марсианский и лунный грунт в плодородную почву.
Серый порошок, который покрывает поверхность спутника, называется реголитом. Исследователи придумали, как превратить его в прочные кирпичи и детали с помощью лазерной 3D-печати. Новый метод позволяет плавить лунный грунт и собирать из него конструкции слой за слоем. Получаются объекты, которые выдерживают чудовищные перепады температур и не разрушаются. Исследование опубликовали в журнале Acta Astronautica.
В лаборатории ученые работали не с настоящей лунной пылью, а с ее искусственным двойником — имитатором LHS-1. Этот порошок точно копирует состав почвы в гористых районах Луны, где полно кратеров и темных базальтовых пород. Выбор не случаен: если астронавты программы NASA «Артемида» высадятся именно там, им нужно заранее знать, как поведет себя местный грунт.
Сам процесс печати оказался делом тонким. Команда быстро выяснила: чтобы пыль хорошо спекалась, важна не только температура лазера, но и то, на чем именно печатаешь. На нержавеющей стали или стекле имитатор держался плохо, отваливался. Зато на алюмосиликатной керамике материал схватывался намертво. При плавлении эти два вещества создавали кристаллы, которые делали конструкцию особенно прочной и термостойкой. «Когда мы смешиваем в печати разные материалы, например металл и керамику, конечный продукт становится очень чувствителен к среде, — объяснил ведущий автор исследования Сычжэ Сюй из Университета штата Огайо (США). — Малейшие изменения вокруг могут либо усилить деталь, либо полностью ее испортить».
Ученые меняли не только основание. Они экспериментировали с мощностью лазера, скоростью печати и даже с количеством кислорода. Каждый раз готовая структура получалась немного другой. Это важный вывод для строительства на Луне, где условия далеки от стерильной лаборатории.
Сара Вольф, старший автор работы, признает: воссоздать космическую реальность на Земле почти невозможно. Вакуум, радиация, вездесущая пыль, которая забивается в любые щели, — все это испытание для техники.
«В лаборатории схема работает, — говорит она. — Но в космосе нужно закладывать гибкость в каждый узел, чтобы машина подстраивалась под любые сценарии».
Энергии на Луне тоже мало. Сейчас принтер в лаборатории питается от сети. В будущем, считают инженеры, аппарат сможет работать от солнца, особенно если разместить его в районе южного полюса, где света много.
Каждый килограмм груза, доставленный с Земли, стоит бешеных денег. Если научиться печатать укрытия, посадочные площадки и даже инструменты прямо на месте, миссии станут дешевле и безопаснее. Астронавты смогут сами чинить технику и достраивать базу, не дожидаясь корабля с большой земли. Напомним, компания из США собирается построить первый отель на Луне.
Но польза от этих экспериментов не только космическая. Вольф уверена: навык создавать нужные вещи из минимума ресурсов пригодится и на Земле. Когда цепочки поставок рвутся, а сырья не хватает, умение мыслить гибко и перерабатывать все подряд становится бесценным. «Если мы сможем производить товары в космосе почти из ничего, значит, мы сможем делать это и на Земле намного экологичнее», — заключает исследовательница.
Илон Маск рассказал, когда человечество сможет заселить Марс
На Земле построят Луну: курорт с искусственным спутником хотят открыть к 2032 году
Читайте «Мою Планету» в Telegram