Hasta que la persona regrese a la luna, los años permanecen en el mejor de los casos: el primer vuelo tripulado a la estación orbital lunar Lunar Orbital Platform-Gateway se espera no antes de mediados de 2020, e incluso las fechas aproximadas para la construcción de la base lunar aún se desconocen. Sin embargo, necesitamos desarrollar las tecnologías que necesitaremos en la Luna en este momento, porque no pueden alcanzar la madurez al instante. Y uno de los lugares donde se desarrollan dichas tecnologías es la unidad EAC de la nave espacial en el centro de formación de astronautas de la Agencia Espacial Europea, Colonia, Alemania. Durante varios años, han estado explorando la posibilidad de obtener material de construcción del regolito lunar, horneando rocas volcánicas en un híbrido de una impresora 3D y un horno solar, y no solo.
Impresión 3D de la cúpula protectora de la base lunar a la vista de la Agencia Espacial EuropeaProblemas e ideas
La superficie de la luna es un lugar inhóspito. Sin una atmósfera, incluso un pequeño meteorito se vuelve peligroso; en ausencia de un campo magnético, nada detiene la radiación solar. Incluso la temperatura desafía la tecnología, porque durante el día la superficie se calienta a + 127 ° , y por la noche se enfría a -173 ° . Necesita algún tipo de protección. Pero llevarlo contigo desde la Tierra es muy costoso, por lo tanto, por ejemplo, en
proyectos históricos de bases lunares a menudo se propuso enterrarlos más profundamente. Ahora, la Agencia Espacial Europea tiene un enfoque diferente, descrito en el video conceptual de 2014.
Una excavadora autopropulsada con una impresora 3D tendrá que rastrillar el regolito con una cuchilla y luego formar una cúpula de acuerdo con el principio de hueso de pájaro, con elementos estructurales sólidos que sostienen la carga y grandes volúmenes llenos de regolito suelto entre ellos. El concepto fue creado no desde cero, en 2013, usando una impresora 3D, se hicieron una tonelada y media de la pared con un simulador de suelo lunar.
Fotos de la ESAInicialmente, a juzgar por el concepto, había un tanque con un reactivo en la impresora 3D, y la formación de partes sólidas tenía que ocurrir químicamente. Pero también se están considerando otras opciones.
En el calor del calor
Como el Sol calienta la superficie lunar con tanta fuerza, su energía luminosa se puede usar directamente, sin conversión a electricidad y de nuevo a calor.
En la foto, el horno solar del Centro Aeroespacial Alemán en Colonia. Los 147 espejos giratorios proporcionan temperaturas de hasta 2500 ° C y una densidad de energía de hasta 5 megavatios por metro cuadrado. Como Europa no siempre está soleada, la estufa tiene una fuente de luz de xenón duplicada. En 2017, este horno se conectó a una impresora 3D que imprimía un simulador de regolito lunar.
La impresora imprimió en capas de 0,1 mm y calentó el simulador de regolito a 1000 ° C. Tomó alrededor de cinco horas en un ladrillo de 20x10x3 cm, y el material resultante tenía dureza de yeso.
Vista superior, foto de la ESA
Vista lateralLos ladrillos resultantes están lejos de ser ideales: las capas son visibles, la flexión (deformación) es notable en los bordes y la dureza no es tan grande. Pero los ingenieros están llenos de optimismo: en el nivel de verificación experimental del concepto, el problema se resuelve y las violaciones de la geometría se pueden combatir cambiando la velocidad de impresión.
En agosto de 2017, el concepto de un cabezal de impresión móvil que no requiere la construcción separada de un horno solar se probó con éxito en un simulador de regolito lunar y arena ordinaria.
El proyecto RegoLight, en el marco del cual se desarrolló este jefe, se lanzó en 2015 y se completó en 2017, pero en general, el trabajo, por supuesto, no se detuvo.
Buen simulador
Como ya se mencionó, se realizaron experimentos de construcción con recursos locales en un simulador de suelo lunar. Que es esto Tanto en la Tierra como en la Luna, se pueden encontrar rocas de origen volcánico. En la Luna, se destruyen bajo la influencia de los cambios de temperatura, los rayos solares y cósmicos, así como los impactos de meteoritos. El resultado es arena polvorienta llamada regolito. Y cerca de Colonia, hace 45 millones de años, hubo erupciones volcánicas que arrojaron basaltos, muy similares a rocas similares de la Luna. Solo es necesario molerlos en polvo del tamaño requerido. Bajo el nombre de EAC-1, se utilizan como un simulador del suelo lunar en la nave espacial EAC.
Por supuesto, las rocas en la Tierra y en la Luna estaban en diferentes condiciones y, por ejemplo, la influencia del oxígeno no podía dejar su huella. Las piedras seleccionadas al azar solo darán una semejanza aproximada, y debes explorar tanto las rocas lunares como las terrestres para mejorar la calidad del simulador. Por ejemplo, el polvo lunar tiene una carga eléctrica. Para reproducir propiedades similares del simulador, las partículas se molieron aún más, obtuvieron propiedades electrostáticas cercanas, pero perdieron las propiedades de la superficie, por lo que el trabajo debe continuar.
Otra propiedad del regolito es su abrasividad extremadamente alta. A diferencia de las condiciones terrestres, no hubo procesos de erosión en la luna que alisarían la superficie, y una arena lunar real se parece a esto.
Fotos de la ESATales partículas pequeñas y afiladas son peligrosas no solo para la tecnología, sino también para las personas: los 12 astronautas que caminaron sobre la superficie de la Luna notaron "alergia a la luna": dolor de garganta, ojos, secreción nasal, estornudos, que pasaron unos días después. Pero para las personas que trabajarán en la superficie durante semanas y meses, el polvo abrasivo puede representar una amenaza directa para la salud, dañando las células pulmonares y extendiéndose por todo el cuerpo, incluso el cerebro. Y aquí el simulador también hace un mal trabajo hasta ahora: la molienda mecánica de rocas volcánicas forma arena con una superficie pulida, es necesario mejorar los métodos de producción del simulador.
Pero el regolito lunar tiene algunas propiedades potencialmente beneficiosas. Por ejemplo, contiene hasta 40% de oxígeno, que teóricamente se puede extraer y utilizar. En general, ningún asentamiento a largo plazo en la Luna (o Marte, no importa) puede prescindir de los recursos locales. Y los estudiantes que trabajan ahora en Spaceship EAC pueden ver la implementación en un nivel serio de tecnología, lo que dio lugar a los experimentos en curso.