?

Log in

No account? Create an account

Научно-популярно о космосе и астрономии

Предыдущий пост Поделиться Следующий пост
Лунные кирпичи из солнечной печи
lozga
До возвращения человека на Луну остаются в лучшем случае годы - первый пилотируемый полет к лунной орбитальной станции Lunar Orbital Platform-Gateway ожидается не раньше середины 2020-х, а даже примерные сроки строительства лунной базы пока неизвестны. Тем не менее, разрабатывать технологии, которые потребуются нам на Луне, нужно уже сейчас, потому что они не могут достигнуть зрелости мгновенно. И одно из мест разработки таких технологий - подразделение Spaceship EAC в центре подготовки астронавтов Европейского космического агентства, Кёльн, Германия. В течение уже нескольких лет там исследуют возможность получения строительного материала из лунного реголита, запекая вулканические породы в гибриде 3D-принтера и солнечной печи, и не только.

01.jpeg
3D-печать защитного купола лунной базы в представлении Европейского космического агентства

Проблемы и идеи


Поверхность Луны - негостеприимное место. Без атмосферы даже маленький метеор становится опасным, в условиях отсутствия магнитного поля ничто не останавливает солнечное излучение. Даже температура бросает вызов технике, потому что днем поверхность нагревается до +127°С, а ночью остывает до -173°С. Нужна какая-то защита. Но везти ее с собой с Земли очень дорого, поэтому, например, в исторических проектах лунных баз часто предлагалось закопать их поглубже. Сейчас у Европейского космического агентства другой подход, изложенный в концептуальном ролике 2014 года.



Самоходный бульдозер с 3D-принтером должен будет сгребать отвалом реголит и затем формировать купол по принципу птичьей кости - c твердыми элементами конструкции, держащими нагрузку, и большими объемами, заполненными рыхлым реголитом, между ними. Концепт создали не на пустом месте, в 2013 году при помощи 3D-принтера произвели полторы тонны стены из имитатора лунного грунта.

02.jpeg
Фото ЕКА

Первоначально, судя по концепту, на 3D-принтере был бак с реагентом, и формирование твердых частей должно было происходить химическим способом. Но рассматриваются также и другие варианты.

С пылу с жару


Раз Солнце так сильно нагревает лунную поверхность, то его световую энергию можно использовать напрямую, без преобразования в электричество и обратно в тепло.

03.jpeg

На фотографии - солнечная печь Немецкого аэрокосмического центра в Кёльне. 147 поворачивающихся зеркал обеспечивают температуру до 2500°С и плотность энергии до 5 Мегаватт на квадратный метр. Поскольку в Европе не всегда солнечно, у печи есть дублирующий источник света из ксеноновых ламп. В 2017 эту печь соединили с 3D-принтером, печатающим имитатором лунного реголита.



Принтер печатал слоями по 0,1 мм и нагревал имитатор реголита до 1000°С. На кирпич 20х10х3 см ушло примерно пять часов, и полученный материал имел твердость гипса.

04.jpeg
Вид сверху, фото ЕКА

05.jpeg
Вид сбоку

Полученные кирпичи далеко не идеальны - видна слоистость, по краям заметен изгиб (варпинг), да и твердость не такая уж большая. Но инженеры полны оптимизма - на уровне экспериментальной проверки концепции задача решена, а с нарушениями геометрии можно бороться изменением скорости печати.

В августе 2017 на имитаторе лунного реголита и обычном песке был успешно испытан концепт подвижной печатающей головки, не требующей отдельного здания солнечной печи.



Проект RegoLight, в рамках которого разрабатывалась эта головка, был начат в 2015 и закончен в 2017, но в целом работа, конечно же не остановилась.

Хороший имитатор


Как уже было сказано, эксперименты по строительству из местных ресурсов проводились на имитаторе лунного грунта. Что это такое? И на Земле и на Луне можно найти породы вулканического происхождения. На Луне они разрушаются под воздействием перепадов температуры, солнечных и космических лучей, а также ударов метеоритов. В результате получается пылеватый песок, который называют реголитом. А около Кёльна 45 миллионов лет назад были вулканические извержения, выбросившие базальты, весьма похожие на аналогичные породы с Луны. Нужно только размолоть их в пыль требуемого размера. Под названием EAC-1 они используются как имитатор лунного грунта в Spaceship EAC.



Конечно, породы на Земле и на Луне находились в разных условиях, и, например, воздействие кислорода не могло не оставить свой след. Случайно выбранные камни дадут только грубое подобие, и нужно исследовать как лунные, так и в земные породы, чтобы повышать качество имитатора. Например, лунная пыль имеет электрический заряд. Для воспроизведения подобных свойств имитатора частицы размололи еще сильнее, получили близкие электростатические свойства, но потеряли свойства поверхности, так что работы надо продолжать.

Еще одним свойством реголита является его крайне высокая абразивность. В отличие от земных условий, на Луне не было процессов эрозии, которые бы сгладили поверхность, и настоящая лунная песчинка выглядит примерно так.

06.jpeg
Фото ЕКА

Такие острые и маленькие частички опасны не только для техники, но и для людей - все 12 астронавтов, ходивших по поверхности Луны, отмечали "лунную аллергию" - боль в горле, глазах, насморк, чихание, которые проходили спустя несколько дней. Но для людей, которые будут работать на поверхности неделями и месяцами, абразивная пыль может представлять прямую угрозу здоровью, повреждая клетки легких и, распространяясь по организму, даже мозга. И здесь имитатор тоже пока что плохо справляется - механическое измельчение вулканических пород формирует песок со шлифованной поверхностью, нужно улучшать методы производства имитатора.

Но у лунного реголита есть и потенциально полезные свойства. Например, он содержит до 40% кислорода, который теоретически можно добывать и использовать. В целом, никакое долговременное поселение на Луне (или Марсе, неважно), не может обойтись без использования местных ресурсов. И студенты, работающие сейчас в Spaceship EAC, вполне могут увидеть реализацию на серьезном уровне технологий, которым дали начало ведущиеся сейчас эксперименты.




В качестве эксперимента запущены пуш-уведомления. Нажмите эту кнопку, и вам будет приходить сообщение, когда выйдет мой новый пост.


Я в социальных сетях:
Вконтакте, Facebook, Twitter, Instagram, YouTube

attentioneer.jpg

Записи из этого журнала по тегу «освоение Луны»

  • Проекты лунных баз: вчера и сегодня

    В 1976 году с поверхности Луны стартовала возвращаемая капсула советского космического зонда "Луна-24". Она успешно прилетит на Землю, в 1978 году…

  • Проекты лунных баз: история

    Допустим, вы согласились с аргументами за освоение Луны. Вы знаете наиболее подходящие места для лунной базы. Следующий этап - посмотреть, какие…

  • Интересные лунные места и задачи

    Луна и Марс соперничают за место самого перспективного космического тела для пилотируемых миссий в XXI веке. В предыдущей публикации я приводил…

  • О приоритетах космической экспансии

    11 июня успешно завершилась кампания по сбору средств на создание проекта миссии пилотируемого облета Марса и Венеры. Я уже некоторое время хотел…


Buy for 30 tokens
Заядлые любители тренингов знают: лучше гор могут быть только горы - в смысле, новые тренинги, на которых еще не бывал. Я и сам такой же любитель поучиться – более того, как вы наверняка знаете, я абсолютно убежден в том, что без постоянного обучения никакого успеха в жизни человека не будет.…

  • 1
Глядя на развитие марсианской и лунной программ, в голову приходит мысль, что еще не все глупости мы видели, и еще не все эпические тупняки нами оценены по достоинству...

Во-во...
Океаны ещё толком не изучены, в Антарктиде тоже не пойми чего, но вот дико надо за три 3.14зды лететь за хрен знает сколько денег хрен знает для чего.


Edited at 2018-08-27 06:01 (UTC)

Сказочники. Там они не написали, как собираются защищать людей от радиации?

Конкретные исследователи занимаются отдельным направлением, а не всем подряд.


Запустить на Луну десяток таких строительных комбайнов и отдать управление игрокам в Майнкрафт. Они там за пару лет по кирпичикам целые города возведут.

P.S. А вдруг, Майнкрафт - это секретный проект НАСА по отбору операторов комбайнов ?

Edited at 2018-08-27 06:31 (UTC)

Если игрокам в Майнкрафт отдать, они там огромный фаллос возведут, а уж потом за города возьмутся.

Такие острые и маленькие частички опасны не только для техники, но и для людей - все 12 астронавтов, ходивших по поверхности Луны, отмечали "лунную аллергию" - боль в горле, глазах, насморк, чихание, которые проходили спустя несколько дней.

Вытирайте ноги перед возвращением в модуль!
Или они во время прогулок в герметичных скафандрах надышались? (¬‿¬ )

Надышались

Реголит оседает на скафандрах. Посмотрите фотки - они (скафандры) коричневые от налипшей пыли. После снятия скафандра пыль никуда не девается . Ноги вытирать бестолку. Астронавты, побывавшие на Луне, отмечают резкий запах реголита похожий на запах пороха. Так что - да - надышались.

Помню, когда был моложе, в позднесоветские и раннероссийские годы, готов был за космос глотку перегрызть. Ещё бы - а вдруг где нибудь на Марсе прячутся марсиане, а мы так и не установим контакт с братьями по разуму. Теперь же, когда уже и слабовидящему очевидно, что ближний космос не обитаем, а дальний не досягаем, я изменил своё мнение. Уж лучше бы деньги на земные нужны потратили. Как говорил Сократ - "неужели вы настолько хорошо изучили дела земные, чтобы заниматься делами небесными".

Да-да. Сколько детских садов могли бы построить! Весь земной шар равномерно гребаными детсадами бы заполнили!


Оно, поди, онкоген, этот лунный грунт - по механизму того же асбеста.

А скорость и качество выпекания лунных кирпичей удручает. Проще выяснить, где можно рыть норы без дополнительного укрепления стен и потолка.

именно. Подогнал метростроевский бур, и рой себе скока нужно в длинну. На солнечной энергии. Все технологии уже 100 лет как опробованы.

Там же понятно что чем глубже тем лучьше от радиации будет защита

Что-то нелетальщики с цементом марки М-400 в голове вместо мозгов не объявляются:) Обострение что ли прошло?

Выше человек про радиацию вопрошает, имхо конспиролог.

В теме про Луну ни одного нелетальщика. Эта тема - не настоящая.

конь-спер-олух уже не тот пошел...

У меня как у любителя вопрос один.
Что будет, если на Луну прилетит метеорит и упадет в районе лунной базы?

то же самое, когда метеорит упадёт в районе земного города. Погибнут люди и пострадает инфраструктура. А что?:)

Смешные люди эти европейцы!


касаемо реголита. Вот условно-свежий кратер, всего полсотни миллионов лет
Диаметр 24 км, глубина более километра.
Видно что боковые стенки оползли внутрь и на всю высоту из сыпучего материала.
Т.е. прокопать в них пещеру шансов не более чем в бархане. Засыплет.

С учетом проблемы пыли, наверное лучше вначале печатать колонны метров 15 в высоту, потом там строить жилые модули. От туда управлять роботами. Это же все исходит из цели, и для пересадочного узла и добычи ископаемых совершенно не нужен контакт человека с грунтом.
С учетом метеоритов возможно лучше стены не делать твердыми, а строить из строительных модулей, представляющий из себя сетчатый мешок с а ля плоским керамзитом. Из этих мешков выстраивать внешний купол на каркасе из полимера.

  • 1