Кирпичи из лунной пыли на Луне

Этот 1,5-тонный строительный блок был изготовлен в качестве демонстрации технологий 3D-печати с использованием лунной почвы. Конструкция основана на полых структурах с закрытыми ячейками, напоминающих кости птиц, чтобы обеспечить хорошее сочетание силы и веса. ©ESA

Например, ЕКА планирует к 2030-м годам построить на Луне “международную лунную деревню”. Будучи духовным преемником Международной космической станции (МКС), эта деревня также позволит проводить научные исследования в лунной среде. В настоящее время европейские исследователи работают над планами начала строительство этой деревни, которые включают проведение экспериментов с имитаторами лунной пыли для создания кирпичей.

Проще говоря, вся поверхность Луны покрыта пылью (реголит), состоящей из мелких частиц грубого силиката. Эта пыль образовалась в течение миллиардов лет постоянных метеоритных ударов, которые истолокли силикатную мантию в мелкие частицы. Она осталась в грубом и рафинированном состоянии из-за того, что лунная поверхность не испытывает выветривания или эрозии (из-за отсутствия атмосферы и жидкой воды).

Поскольку реголит настолько обилен, что в некоторых местах достигает глубины 4-5 метров и до 15 метров в более старых горных районах — многими космическими агентствами он считается предпочтительным строительным материалом для лунных поселений. Как сказал в недавнем пресс-релизе ЕКА Айдан Коули, научный консультант ЕКА и эксперт, когда дело доходит до лунной почвы:

"Лунные кирпичи будут сделаны из пыли. Вы можете создавать твердые блоки из нее, чтобы строить дороги и пусковые площадки или места обитания, которые защищают ваших космонавтов от суровой лунной среды.

Концепция художника для мультикупольной лунной базы, которая будет построена роботами 3D-печати с использованием лунной пыли (реголита). ©ESA / Foster + Partners

В дополнение к использованию, казалось бы, неисчерпаемого местного ресурса, планы ЕКА использовать лунный реголит для создания базы и связанной с ней инфраструктуры демонстрируют их приверженность к использованию ресурсов на местах. В принципе, базы на Луне, Марсе и других объектах Солнечной системы должны быть максимально самодостаточными, чтобы уменьшить зависимость от Земли из-за регулярных поставок предметов снабжения, что было бы дорогостоящим и ресурсоемким.

Чтобы проверить, как будет использоваться лунный реголит в качестве строительного материала, ученые ESA используют лунные пылеуловители, собранные прямо здесь на Земле. Как объяснил Айден, реголит как на Земле, так и на Луне является продуктом вулканизма и в основном базальтового материала, состоящего из силикатов. “Луна и Земля имеют общую геологическую историю — сказал он — и нетрудно найти материал, аналогичный найденному на Луне в остатках потоков лавы”.

Симулятор был собран в регионе около Кельна, Германия, который был вулканически активен около 45 миллионов лет назад. Используя вулканический порошок (который они назвали EAC-1) из этих древних потоков лавы (было установлено, что он очень близок по соответствию лунной пыли), исследователи из Европейского центра астронавтов (EAC) начали использовать его для создания прототипов кирпичей в планируемом строительстве лунной деревни.

Космическая система EAC, инициатива ESA, предназначенная для решения задач экипажа космических полетов, также работает с EAC-1 для разработки технологий и концепций, которые понадобятся для создания лунного аванпоста и будущих миссий на Луну. Один из их проектов сосредотачивается на том, как использовать кислород в лунной пыли (на которую приходится 40%), чтобы помочь космонавтам продлить пребывание на Луне.

Но прежде чем ESA сможет подтвердить решение о лунной пыли в качестве строительного материала, необходимо провести еще ряд испытаний. К ним относятся воссоздание поведения лунной пыли в радиационной среде для имитации их электростатического поведения. В течение многих десятилетий ученые знали, что лунная пыль электрически заряжена из-за того, что она постоянно бомбардируется солнечной и космической радиацией.

Концепция Лунной базы ESA, основанная на дизайне, разработанном архитектурной дизайнерской и инженерной фирмой Foster + Partners. ©ESA / Foster + Partners

Это причина, по которой она подниматься с поверхности и прилипает ко всему, с чем соприкасается (что астронавты Аполлона-11 заметили при возвращении на Лунный экскурсионный модуль). Как обозначила Эрин Трансильд, член группы ESA по лунной пыли, ученые до сих пор не полностью понимают электростатический характер лунной пыли, что может создать проблему, когда дело доходит до ее использования в качестве строительного материала.

Более того, эксперименты по радиационной обстановке еще не дали никаких убедительных результатов. Будучи биологом, мечтающим стать первой женщиной на Луне, Трансильд указала, что нужно больше исследований, используя настоящую лунную пыль. “Это дает нам еще одну причину вернуться на Луну”, - сказала она. “Нам нужны чистые образцы с поверхности, облученной естественной окружающей средой”.

Помимо создания человеческого присутствия на Луне и обеспечения дальних космических миссий, строительство предлагаемой лунной деревни ЕКА также создало бы возможности использовать новые технологии и налаживать партнерские отношения между государственным и частным секторами. Например, ESA сотрудничала с архитектурной фирмой Foster + Partners, чтобы придумать дизайн для своей лунной деревни и были привлечены другие частные компании, чтобы помочь исследовать другие аспекты ее строительства.

В настоящее время ЕКА планирует построить свою международную лунную деревню в южном полярном регионе, где обнаружен обильный водный лед. Для изучения этого, ЕКА направит в 2020 году на Луну в рамках миссии “Луна-27” миссию “Пакет для Наблюдения Ресурса и Разведки на месте Исследования, Коммерческой эксплуатации и Транспортировки (PROSPECT)” (ПРОСПЕКТ).

Эта миссия, совместная работа ЕКА и Роскосмоса, будет связана с установкой посадочного модуля (российской разработки) в лунном бассейне Южного полюса — кратере Айткена, где зонд PROSPECT развернется и пробурит поверхность, чтобы получить образцы льда. В будущем долгосрочные планы ЕКА также предусматривают серию миссий на Луну, начавшуюся в 2020-х годах, в которую войдут роботы-рабочие, которые вскоре откроют путь для исследователей-людей.

В ближайшие десятилетия намерения ведущих космических агентств мира ясны — мы не только возвращаемся на Луну, но и намерены оставаться там! С этой целью выделяются значительные ресурсы для исследования и разработки необходимых технологий и концепций, необходимых для этого. К 2030-м годам мы сможем просто наблюдать, как космонавты (и даже частные лица) посещают Луну с регулярной частотой.

Источник