Астронавты «Аполлона» сообщили, что поверхность Луны покрыта мелким порошкообразным материалом, похожим по текстуре на тальк. Считается, что этот материал, известный как лунный реголит, образовался в результате постоянной бомбардировки метеороидами на протяжении миллионов лет. В результате ударов горные породы на поверхности Луны были разбиты на мелкие зёрна. Глубина слоя варьируется от 5 до 10 метров, и состоит он в основном из диоксида кремния, оксида железа, диоксида алюминия и некоторых других минералов. Мелкая пыль затрудняет работу астронавтов и техники на поверхности, а её острые края её даже опасной.
Будущим инженерам, которые отправятся на Луну для строительства жилья, придётся как-то использовать этот материал в своей работе. Профессор Фенг из Университета Цинхуа провёл обзор возможных методов, опубликованных в журнале Engineering. Было использовано почти 20 методов, которые были разделены на четыре основные категории.
В процессе, напоминающем создание бетона, реакционное затвердевание основано на том, что частицы реголита вступают в реакцию с другими соединениями. Эти соединения нужно будет привезти с собой на Луну. В результате этого процесса образуется твёрдый материал, в котором реголит составляет от 60% до 95% от общей смеси.
Альтернативный подход предполагает спекание или плавление реголита под воздействием высоких температур. Этот подход позволяет создать твёрдый материал, полностью состоящий из реголита, однако для этого требуются температуры свыше 1000°, что само по себе создаёт трудности и проблемы с безопасностью на лунной поверхности.
Связующее затвердевание — это процесс, в котором для скрепления реголита используются другие частицы. Как и при реакционном твердении, в результате в конечном продукте содержится от 65% до 95% реголита. Этот процесс требует более низких температур, чем плавление, что делает его более безопасным, и занимает меньше времени, чем первый метод.
И наконец, процесс, известный как формирование конфайнмента, представляет собой интригующий подход, в котором используется для ограничения и сдерживания реголита используется ткань – то есть, по сути, мешки с материалом. Похоже, что это усовершенствованная форма мешка с песком, где частицы не связаны между собой, как в других процессах, но всё же ограничены в движении. 99% конечного продукта будет составлять реголит, и, хотя этот процесс более быстрый и низкотемпературный, ему может не хватать прочности.
Поиск оптимального подхода требует учёта стоимости, производительности, безопасности, энергопотребления и потребностей в ресурсах. Чтобы учесть все эти многочисленные составляющие, команда разработала метод количественной оценки 8IMEM, который включает 8 показателей. Проработав все выявленные процессы, команда рекомендует формирование конфайнмента как наилучший, наиболее экономически эффективный и безопасный подход.
Формирование конфайнмента, несмотря на то, что это наиболее экономичный и быстрый метод, может не подойти для всех строительных нужд. Например, он может подойти для некоторых лабораторных нужд, но когда речь идёт о жилых помещениях, может оказаться не самым лучшим. Проведённое исследование поможет сфокусировать внимание на будущих решениях по строительству на Луне.
Обсудить
