Jusqu'à ce que la personne retourne sur la lune, les années restent au mieux - le premier vol habité vers la station orbitale lunaire Lunar Orbital Platform-Gateway n'est pas attendu avant le milieu des années 2020, et même les dates approximatives pour la construction de la base lunaire sont encore inconnues. Néanmoins, nous devons développer les technologies dont nous aurons besoin sur la Lune en ce moment, car elles ne peuvent pas atteindre la maturité instantanément. Et l'un des endroits où ces technologies sont développées est l'unité Spaceship EAC du centre de formation des astronautes de l'Agence spatiale européenne, à Cologne, en Allemagne. Depuis plusieurs années, ils explorent la possibilité d'obtenir des matériaux de construction à partir du régolithe lunaire, de cuire des roches volcaniques dans un hybride d'une imprimante 3D et d'un four solaire, et pas seulement.
Impression 3D du dôme protecteur de la base lunaire selon l'Agence spatiale européenneProblèmes et idées
La surface de la lune est un endroit inhospitalier. Sans atmosphère, même un petit météore devient dangereux; en l'absence de champ magnétique, rien n'arrête le rayonnement solaire. Même la température défie la technologie, car pendant la journée, la surface chauffe jusqu'à + 127 ° , et la nuit, elle refroidit jusqu'à -173 ° . Besoin d'une sorte de protection. Mais l'apporter avec vous de la Terre coûte très cher, par conséquent, par exemple, dans
les projets historiques de bases lunaires, il a souvent été proposé de les enterrer plus profondément. L'Agence spatiale européenne a désormais une approche différente, décrite dans la vidéo conceptuelle de 2014.
Un bulldozer autopropulsé avec une imprimante 3D devra ratisser le régolithe avec une lame, puis former un dôme selon le principe de l'os d'oiseau - avec des éléments structurels solides qui retiennent la charge et de grands volumes remplis de régolithe lâche entre eux. Le concept a été créé non pas à partir de zéro, en 2013, à l'aide d'une imprimante 3D, une tonne et demie de mur a été réalisée à partir d'un simulateur de sol lunaire.
Photos de l'ESAAu départ, à en juger par le concept, il y avait un réservoir avec un réactif sur l'imprimante 3D, et la formation de parties solides devait se produire chimiquement. Mais d'autres options sont également à l'étude.
Dans la chaleur de la chaleur
Puisque le Soleil chauffe la surface lunaire si fortement, son énergie lumineuse peut être utilisée directement, sans conversion en électricité et en chaleur.
Sur la photo - le four solaire du Centre aérospatial allemand de Cologne. 147 miroirs rotatifs fournissent des températures jusqu'à 2500 ° C et une densité d'énergie jusqu'à 5 mégawatts par mètre carré. L'Europe n'étant pas toujours ensoleillée, le poêle dispose d'une double source de lumière au xénon. En 2017, ce four était connecté à une imprimante 3D imprimant un simulateur de régolithe lunaire.
L'imprimante a imprimé en couches de 0,1 mm et chauffé le simulateur de régolithe à 1000 ° C. Il a fallu environ cinq heures sur une brique de 20 x 10 x 3 cm et le matériau résultant avait une dureté de gypse.
Vue de dessus, photo ESA
Vue latéraleLes briques résultantes sont loin d'être idéales - la stratification est visible, la flexion (déformation) est perceptible sur les bords et la dureté n'est pas si grande. Mais les ingénieurs sont pleins d'optimisme - au niveau de la vérification expérimentale du concept, le problème est résolu et les violations de la géométrie peuvent être combattues en modifiant la vitesse d'impression.
En août 2017, le concept d'une tête d'impression mobile qui ne nécessite pas de construction séparée d'un four solaire a été testé avec succès sur un simulateur de régolithe lunaire et du sable ordinaire.
Le projet RegoLight, dans le cadre duquel cette tête a été développée, a été lancé en 2015 et achevé en 2017, mais en général, les travaux ne se sont bien sûr pas arrêtés.
Bon simulateur
Comme déjà mentionné, des expériences de construction à partir de ressources locales ont été réalisées sur un simulateur de sol lunaire. Qu'est ce que c'est Tant sur Terre que sur la Lune, on trouve des roches d'origine volcanique. Sur la Lune, ils sont détruits sous l'influence des changements de température, des rayons solaires et cosmiques, ainsi que des impacts des météorites. Le résultat est du sable poussiéreux appelé régolithe. Et près de Cologne il y a 45 millions d'années, il y a eu des éruptions volcaniques qui ont jeté des basaltes, très similaires à des roches similaires de la Lune. Il suffit de les broyer en poussière de la taille requise. Sous le nom EAC-1, ils sont utilisés comme simulateur du sol lunaire dans le vaisseau spatial EAC.
Bien sûr, les roches sur Terre et sur la Lune étaient dans des conditions différentes, et, par exemple, l'influence de l'oxygène ne pouvait pas laisser sa marque. Les pierres sélectionnées au hasard ne donneront qu'une ressemblance approximative, et vous devez explorer les roches lunaires et terrestres afin d'améliorer la qualité du simulateur. Par exemple, la poussière de lune a une charge électrique. Pour reproduire les propriétés similaires du simulateur, les particules ont été broyées encore plus, elles ont obtenu des propriétés électrostatiques proches, mais ont perdu les propriétés de surface, donc le travail doit être poursuivi.
Une autre propriété du regolith est son abrasivité extrêmement élevée. Contrairement aux conditions terrestres, il n'y avait pas de processus d'érosion sur la lune qui lisserait la surface, et un vrai grain lunaire ressemble à ceci.
Photos de l'ESACes particules pointues et petites sont dangereuses non seulement pour la technologie, mais aussi pour les personnes - les 12 astronautes marchant à la surface de la Lune ont noté une «allergie lunaire» - maux de gorge, yeux, nez qui coule, éternuements, qui sont passés quelques jours plus tard. Mais pour les personnes qui travailleront en surface pendant des semaines et des mois, la poussière abrasive peut constituer une menace directe pour la santé, endommager les cellules pulmonaires et se propager dans tout le corps, même le cerveau. Et ici, le simulateur fait également un mauvais travail jusqu'à présent - le broyage mécanique des roches volcaniques forme du sable avec une surface polie, il est nécessaire d'améliorer les méthodes de production du simulateur.
Mais le régolithe lunaire a des propriétés potentiellement bénéfiques. Par exemple, il contient jusqu'à 40% d'oxygène, qui peut théoriquement être extrait et utilisé. En général, aucun peuplement à long terme sur la Lune (ou sur Mars, cela n'a pas d'importance) ne peut se passer des ressources locales. Et les étudiants qui travaillent actuellement au vaisseau spatial EAC pourraient bien voir la mise en œuvre à un niveau de technologie sérieux, qui a donné lieu aux expériences en cours.