Как расплавить лунный грунт и построить из него базу?

Освоение Луны — первый шаг на пути человечества к колонизации других планет. Исследования нашего спутника имеют очень большое значение. В рамках амбициозного проекта MOONRISE Центр лазерных технологий Ганновера (LZH) и Институт космических исследований (IRAS) Брауншвейгского технического университета поставили себе цель превратить реголит в строительный материал с помощью лазера.

Луна имеет большое значение в качестве полигона для научных экспериментов и потенциально имеет шанс стать отправной точкой для миссий по колонизации других тел Солнечной системы. Однако стоимость транспортировки грузов на Луну огромна — один килограмм стоит примерно 700 тысяч евро. По этой причине имеет смысл создавать все компоненты инфраструктуры непосредственно на спутнике Земли.

Здесь на сцену выходит технология MOONRISE. Никлас Гердес из LZH объясняет:

Мы хотим доставить на Луну специальную лазерную систему для того, чтобы она расплавила реголит. Эта система может стать первым шагом к созданию там аддитивного производства.

Учёные из LZH и IRAS хотят доказать, что можно создать лазерную установку массой не более трёх килограмм размером с большую упаковку сока, которая сможет расплавить местное сырьё для дальнейшего его превращения в строительный материал.

Разработчики из Нижней Саксонии получат уникальную возможность испытать свою технологию в реальных условиях — у них будет шанс доставить свой аппарат на Луну с первой миссией берлинской компании PTScientists, которая планируется на 2021 год.

Инфраструктура, построенная на базе реголита

Ученые из Брауншвейга и Ганновера хотят иметь полный контроль над процессом плавления. Идея заключается в том, чтобы превратить лунный реголит в расплавленную керамику, а затем использовать эту вязкую субстанцию в 3D-печати. Вещество будет замерзать при контакте с холодной лунной средой, становясь твёрдым телом, и его можно будет использовать в качестве строительного материала для лунного поселения (вот вам пример).

Процесс плавления предопределённых структур реголита контролируется и записывается с помощью камер высокого разрешения. Если эксперимент хорошо пройдёт в реальных условиях Луны, то технология MOONRISE может быть масштабирована для создания крупных объектов инфраструктуры. Таким образом, в долгосрочной перспективе фундамент зданий, дороги или поверхности посадочных площадок могут быть построены с использованием этой технологии.

Решающий этап разработки системы

Проект MOONRISE в разработке уже почти девять месяцев. Результаты предыдущих испытаний многообещающие: лабораторная установка адаптирована к условиям на поверхности Луны, а соответствующее лазерное оборудование идентифицировано и протестировано, как и оптика. Материал, который используется для испытаний и производится самими учёными, теперь имеет больше сходств с реголитом на Луне, чем ранее. В настоящее время команда работает над адаптацией лазерной установки к грузовому отсеку лунного ровера. Лазер будет встроен в дно транспортного средства. После этого вся система должна пройти специальную проверку, чтобы доказать, что она способна выдержать динамические нагрузки и перепады температур, которые возникнут на пути к Луне.

Стефан Линке из IRAS объясняет:

Если нам удастся расплавить реголит на поверхности Луны с помощью имеющейся аппаратуры, то это окажет очень большое влияние на планирование будущих лунных миссий. С такой технологией на поверхности нашего космического соседа можно будет развернуть и более крупные проекты.

Взгляд в будущее

День Х наступит в 2021 году: лазер MOONRISE станет частью лунной миссии PTScientists и будет отправлен к спутнику Земли, будучи интегрированным в ровер. Этот амбициозный ориентированный на будущее исследовательский проект финансируется Volkswagen Foundation в рамках программы «Open — for the Unusual». С помощью этой программы фонд поддерживает необычные и смелые проекты, у которых нет другого спонсора.

Генеральный секретарь Volkswagen Foundation Вильгельм Крулл отмечает:

Очень часто принципиально новые идеи можно реализовать только в том случае, если разработчики и те, кто их поддерживает, готовы пойти на риск. Несмотря на то, что результаты проведённых испытаний не всегда гарантируют успешность проекта, Volkswagen Foundation намерен помочь проложить путь для смелых исследовательских идей, подобных этой.

Независимо от достижения целей лунной миссии, проект MOONRISE обеспечит научно-техническую базу для создания аддитивного производства на Луне благодаря недавно открытому исследовательскому центру HITec в Ганновере — теперь команда разработчиков располагает необходимой инфраструктурой, для того чтобы в будущем проводить масштабные космические исследования.