حتى يعود الشخص إلى القمر ، تبقى السنوات في أحسن الأحوال - أول رحلة مأهولة إلى المحطة المدارية القمرية Lunar Orbital Platform-Gateway متوقع في موعد لا يتجاوز منتصف 2020 ، وحتى التواريخ التقريبية لبناء القاعدة القمرية لا تزال غير معروفة. ومع ذلك ، نحتاج إلى تطوير التقنيات التي سنحتاجها على القمر في الوقت الحالي ، لأنها لا تستطيع الوصول إلى مرحلة النضج على الفور. واحدة من الأماكن التي يتم فيها تطوير مثل هذه التقنيات هي Spaceship EAC في مركز تدريب رواد الفضاء بوكالة الفضاء الأوروبية ، كولونيا ، ألمانيا. لعدة سنوات هناك كانوا يستكشفون إمكانية الحصول على مواد البناء من التاريخ القمري ، وخبز الصخور البركانية في مزيج من طابعة ثلاثية الأبعاد وفرن شمسي ، وليس فقط.
طباعة ثلاثية الأبعاد للقبة الواقية للقاعدة القمرية في وجهة نظر وكالة الفضاء الأوروبيةالمشاكل والأفكار
سطح القمر مكان غير مضياف. بدون الغلاف الجوي ، حتى النيزك الصغير يصبح خطيرًا ؛ في حالة عدم وجود مجال مغناطيسي ، لا شيء يوقف الإشعاع الشمسي. حتى درجة الحرارة تتحدى التكنولوجيا ، لأنه أثناء النهار يسخن السطح حتى + 127 درجة مئوية ، وفي الليل يبرد إلى -173 درجة مئوية. بحاجة إلى نوع من الحماية. لكن إحضارها معك من الأرض أمر مكلف للغاية ، لذلك ، على سبيل المثال ، في
المشاريع التاريخية للقواعد القمرية كان يُقترح غالبًا دفنها أعمق. الآن لدى وكالة الفضاء الأوروبية نهج مختلف ، كما هو موضح في الفيديو المفاهيمي لعام 2014.
سيتعين على الجرافة ذاتية الدفع المزودة بطابعة ثلاثية الأبعاد أن تقوم بنسخ اللوح مع شفرة ثم تشكل قبة وفقًا لمبدأ عصفور الطائر - مع عناصر هيكلية صلبة تحمل الحمل وكميات كبيرة مليئة بالتجاعيد السائبة بينهما. تم إنشاء المفهوم ليس من الصفر ، في عام 2013 ، باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد ، تم تصنيع طن ونصف من الجدار من جهاز محاكاة للتربة القمرية.
صور وكالة الفضاء الأوروبيةفي البداية ، بناءً على المفهوم ، كان هناك خزان مع كاشف على الطابعة ثلاثية الأبعاد ، ويجب أن يحدث تكوين الأجزاء الصلبة كيميائيًا. ولكن يتم أيضًا النظر في خيارات أخرى.
في حرارة الحرارة
نظرًا لأن الشمس تسخن سطح القمر بقوة شديدة ، يمكن استخدام طاقتها الضوئية مباشرة ، دون تحويلها إلى كهرباء والعودة إلى الحرارة.
في الصورة - الفرن الشمسي لمركز الفضاء الألماني في كولونيا. توفر 147 مرآة دوارة درجات حرارة تصل إلى 2500 درجة مئوية وكثافة طاقة تصل إلى 5 ميجاوات لكل متر مربع. نظرًا لأن أوروبا ليست مشمسة دائمًا ، فإن الموقد لديه مصدر ضوء زينون مكرر. في عام 2017 ، تم توصيل هذا الفرن بطابعة ثلاثية الأبعاد لطباعة محاكي regolith القمري.
طبعت الطابعة بطبقات 0.1 مم وسخنت جهاز محاكاة regolith إلى 1000 درجة مئوية. استغرق الأمر حوالي خمس ساعات على طوب 20x10x3 سم ، وكان للمادة الناتجة صلابة الجبس.
منظر من الأعلى ، صورة وكالة الفضاء الأوروبية
منظر جانبيالطوب الناتج بعيدًا عن المثالية - الطبقات مرئية ، والانحناء (الالتواء) ملحوظ عند الحواف ، والصلابة ليست كبيرة. لكن المهندسين مليئون بالتفاؤل - على مستوى التحقق التجريبي للمفهوم ، يتم حل المشكلة ، ويمكن مكافحة الانتهاكات الهندسية عن طريق تغيير سرعة الطباعة.
في أغسطس 2017 ، تم اختبار مفهوم رأس الطباعة المنقولة الذي لا يتطلب مبنى منفصلًا لفرن شمسي بنجاح على جهاز محاكاة القمر القمري والرمل العادي.
تم إطلاق مشروع RegoLight ، الذي تم في إطاره تطوير هذا الرأس ، في عام 2015 واكتمل في عام 2017 ، ولكن بشكل عام ، لم يتوقف العمل بالطبع.
محاكي جيد
كما ذكرنا من قبل ، أجريت تجارب بناء من الموارد المحلية على جهاز محاكاة التربة القمرية. ما هذا يمكن العثور على صخور من أصل بركاني على الأرض وعلى القمر. على القمر ، يتم تدميرها تحت تأثير تغيرات درجة الحرارة والأشعة الشمسية والكونية ، وكذلك آثار النيازك. والنتيجة هي رمال متربة تسمى ريجوليث. وبالقرب من كولونيا قبل 45 مليون سنة ، كانت هناك انفجارات بركانية أخرجت البازلت ، وهي تشبه إلى حد كبير صخور مشابهة من القمر. من الضروري فقط طحنها في غبار الحجم المطلوب. تحت اسم EAC-1 ، يتم استخدامها كمحاكاة للتربة القمرية في سفينة الفضاء EAC.
بالطبع ، كانت الصخور على الأرض والقمر في ظروف مختلفة ، وعلى سبيل المثال ، لا يمكن أن يترك تأثير الأكسجين بصماته. ستعطي الأحجار المختارة عشوائيًا تشابهًا تقريبيًا فقط ، وتحتاج إلى استكشاف كل من الصخور القمرية والأرضية من أجل تحسين جودة المحاكي. على سبيل المثال ، يحتوي غبار القمر على شحنة كهربائية. لاستنساخ خصائص مشابهة للمحاكاة ، كانت الجسيمات مطحونة أكثر ، فقد حصلت على خصائص إلكتروستاتيكية قريبة ، لكنها فقدت خصائص السطح ، لذلك يجب أن يستمر العمل.
خاصية أخرى من regolith هي كشط عالية للغاية. على عكس الظروف الأرضية ، لم تكن هناك عمليات تآكل على القمر من شأنها أن تنعم السطح ، وتبدو حصى القمر الحقيقي شيئًا مثل هذا.
صور وكالة الفضاء الأوروبيةهذه الجسيمات الحادة والصغيرة خطرة ليس فقط على التكنولوجيا ، ولكن أيضًا على الناس - جميع رواد الفضاء الـ 12 الذين يمشون على سطح القمر يلاحظون "حساسية القمر" - التهاب الحلق والعينين وسيلان الأنف والعطس ، والتي مرت بعد بضعة أيام. ولكن بالنسبة للأشخاص الذين سيعملون على السطح لأسابيع وشهور ، يمكن أن يشكل الغبار الكاشط تهديدًا مباشرًا للصحة ، ويضر بخلايا الرئة وينتشر في جميع أنحاء الجسم ، حتى الدماغ. وهنا يقوم المحاكي أيضًا بعمل ضعيف حتى الآن - الطحن الميكانيكي للصخور البركانية يشكل رملًا بسطح مصقول ، فمن الضروري تحسين طرق إنتاج المحاكي.
لكن للتاريخ القمري بعض الخصائص المفيدة المحتملة. على سبيل المثال ، يحتوي على ما يصل إلى 40 ٪ من الأكسجين ، والذي يمكن نظريًا استخلاصه واستخدامه. بشكل عام ، لا يمكن لأي تسوية طويلة الأمد على القمر (أو المريخ ، لا يهم) الاستغناء عن استخدام الموارد المحلية. وقد يرى الطلاب الذين يعملون الآن في Spaceship EAC التنفيذ على مستوى جدي من التكنولوجيا ، مما أدى إلى التجارب الجارية.