Исследователи UCF создают кирпичи из лунного реголита, которые можно использовать для строительства базового лагеря Артемиды

Oct 06, 2023

В рамках программы НАСА «Артемида» по установлению долгосрочного присутствия на Луне компания стремится построить базовый лагерь «Артемида», включающий современную лунную кабину, марсоход и передвижной дом. Эта фиксированная среда обитания потенциально может быть построена из кирпичей, сделанных из лунного реголита и соленой воды, благодаря недавнему открытию группы исследователей UCF.

Доцент Ранаджай Гош с факультета машиностроения и аэрокосмической техники UCF и его исследовательская группа обнаружили, что напечатанные на 3D-принтере кирпичи из лунного реголита могут выдерживать экстремальные условия космоса и являются хорошим кандидатом для проектов космического строительства. Лунный реголит — это рыхлая пыль, камни и материалы, покрывающие поверхность Луны.

Результаты их экспериментов подробно описаны в недавнем выпуске журнала Ceramics International, а также были опубликованы в журнале New Scientist.

«Для меня всегда большая честь опубликовать нашу работу в таком престижном журнале, как Ceramics International, и мы очень рады, что New Scientist выбрал наше исследование для публикации в своем журнале», — говорит Гош. «Учитывая особое место UCF как университета, предоставляющего космические гранты, мы считаем за честь внести свой вклад в великую традицию научных знаний».

Для создания кирпичей команда Гоша из Лаборатории сложных структур и механики твердого тела (COSMOS) использовала комбинацию 3D-печати и струйной технологии связующего (BJT), метода аддитивного производства, который вытесняет жидкое связующее вещество на слой порошка. В экспериментах Гоша связующим веществом была соленая вода, а порошком — реголит, произведенный лабораторией Exolith Lab UCF.

«BJT уникально подходит для керамических материалов, которые трудно плавить лазером», — говорит Гош. «Поэтому у него есть большой потенциал для внеземного производства на основе реголита экологически устойчивым способом производства деталей, компонентов и строительных конструкций».

В результате процесса BJT были получены слабые цилиндрические кирпичи, называемые сырыми деталями, которые затем обжигались при высоких температурах для получения более прочной структуры. Кирпичи, обожженные при более низких температурах, крошились, но те, которые подвергались воздействию тепла до 1200 градусов по Цельсию, могли выдерживать давление, в 250 миллионов раз превышающее земную атмосферу.

Гош говорит, что эта работа открывает путь к использованию BJT в строительстве материалов и конструкций в космосе. Их результаты также показывают, что инопланетные конструкции могут быть построены с использованием ресурсов, найденных в космосе, что может значительно снизить потребность в транспортировке строительных материалов для таких миссий, как «Артемида».

«Это исследование способствует продолжающимся дебатам в сообществе исследователей космоса о поиске баланса между использованием внеземных ресурсов in-situ и материалом, транспортируемым с Земли», — говорит Гош. «Чем дальше мы будем развивать методы, использующие обилие реголита, тем больше у нас будет возможностей для создания и расширения базовых лагерей на Луне, Марсе и других планетах в будущем».

Первым автором статьи является Питер Уоррен, научный сотрудник Гоша. В число соавторов входят докторант машиностроения Нандини Раджу, выпускница машиностроения.Хосейн Эбрахими '21доктор философии, докторант машиностроения Милош Крсманович и профессора аэрокосмической техники Сита Рагхаван и Джаянта Капат.

Название исследования: Влияние температуры спекания на микроструктуру и механические свойства формованного марсианского и лунного реголита.

Гош присоединился к UCF в 2016 году в качестве доцента кафедры машиностроения и аэрокосмической техники и является научным сотрудником Центра передовых турбомашиностроительных и энергетических исследований МАЭ. Он руководит лабораторией сложных структур и механики твердого тела, более известной как лаборатория КОСМОС, где он и его команда изготавливают и разрабатывают новые материалы с помощью компьютерных моделей и экспериментов. Он получил докторскую степень в области машиностроения и аэрокосмической техники в Корнелльском университете в 2010 году и является лауреатом премии CAREER Award Национального научного фонда США.