Batu bulan dari Tungku Tenaga Surya

Sampai orang tersebut kembali ke bulan, tahun-tahun masih tetap terbaik - penerbangan berawak pertama ke stasiun orbital bulan Lunar Orbital Platform-Gateway diperkirakan tidak lebih awal dari pertengahan 2020-an, dan bahkan perkiraan tanggal untuk pembangunan pangkalan bulan masih belum diketahui. Namun demikian, kita perlu mengembangkan teknologi yang kita perlukan di Bulan saat ini, karena mereka tidak dapat mencapai kematangan secara instan. Dan salah satu tempat di mana teknologi tersebut dikembangkan adalah unit pesawat ruang angkasa EAC di pusat pelatihan astronot dari Badan Antariksa Eropa, Cologne, Jerman. Selama beberapa tahun di sana mereka telah menjajaki kemungkinan mendapatkan bahan bangunan dari lunar regolith, memanggang batu vulkanik dalam hibrida printer 3D dan tungku surya, dan tidak hanya.


Pencetakan 3D dari kubah pelindung pangkalan bulan di pandangan Badan Antariksa Eropa

Masalah dan Gagasan

Permukaan bulan adalah tempat yang tidak ramah. Tanpa atmosfer, bahkan meteor kecil pun menjadi berbahaya, karena tidak adanya medan magnet, tidak ada yang menghentikan radiasi matahari. Bahkan suhu menantang teknologi, karena pada siang hari permukaannya memanas hingga + 127 ° , dan pada malam hari suhu menjadi dingin -173 ° . Butuh semacam perlindungan. Tetapi untuk membawanya dari Bumi itu sangat mahal, oleh karena itu, misalnya, dalam proyek-proyek bersejarah pangkalan bulan, sering diusulkan untuk menguburnya lebih dalam. Sekarang Badan Antariksa Eropa memiliki pendekatan yang berbeda, yang diuraikan dalam video konsep 2014.


Buldoser self-propelled dengan printer 3D harus menyapu regolith dengan pisau dan kemudian membentuk kubah sesuai dengan prinsip tulang burung - dengan elemen struktural padat yang menahan beban dan volume besar yang diisi dengan regolith longgar di antara mereka. Konsep ini dibuat bukan dari awal, pada 2013, menggunakan printer 3D, satu setengah ton dinding dibuat dari simulator tanah bulan.


Foto ESA

Awalnya, dilihat dari konsepnya, ada tangki dengan reagen pada printer 3D, dan pembentukan komponen padat harus terjadi secara kimia. Tetapi opsi lain juga sedang dipertimbangkan.

Di panasnya panas

Karena Matahari memanaskan permukaan bulan dengan sangat kuat, energi cahayanya dapat digunakan secara langsung, tanpa konversi ke listrik dan kembali ke panas.



Dalam foto - tungku matahari dari Pusat Dirgantara Jerman di Cologne. 147 cermin berputar menyediakan suhu hingga 2500 ° C dan kepadatan energi hingga 5 megawatt per meter persegi. Karena Eropa tidak selalu cerah, kompor ini memiliki sumber cahaya xenon ganda. Pada 2017, tungku ini terhubung ke printer 3D yang mencetak simulator regolith bulan.


Printer mencetak dalam lapisan 0,1 mm dan memanaskan simulator regolith hingga 1000 ° C. Butuh waktu sekitar lima jam pada batu bata 20x10x3 cm, dan bahan yang dihasilkan memiliki kekerasan gipsum.


Tampilan atas, foto ESA


Tampak samping

Batu bata yang dihasilkan jauh dari ideal - lapisan terlihat, membengkokkan terlihat di tepi, dan kekerasannya tidak sebesar itu. Tetapi para insinyur penuh dengan optimisme - pada tingkat verifikasi eksperimental konsep, masalah diselesaikan, dan pelanggaran geometri dapat diperangi dengan mengubah kecepatan cetak.

Pada bulan Agustus 2017, konsep print head bergerak yang tidak memerlukan bangunan terpisah dari tungku surya berhasil diuji pada simulator regolith bulan dan pasir biasa.


Proyek RegoLight, dalam kerangka kerja kepala ini dikembangkan, diluncurkan pada 2015 dan selesai pada 2017, tetapi secara umum, pekerjaan, tentu saja, tidak berhenti.

Simulator yang bagus

Seperti yang telah disebutkan, percobaan konstruksi dari sumber daya lokal dilakukan pada simulator tanah bulan. Apa ini Baik di Bumi maupun di Bulan, batuan-batuan yang berasal dari gunung berapi dapat ditemukan. Di Bulan, mereka dihancurkan di bawah pengaruh perubahan suhu, sinar matahari dan sinar kosmik, serta dampak meteorit. Hasilnya adalah pasir berdebu yang disebut regolith. Dan dekat Cologne 45 juta tahun yang lalu ada letusan gunung berapi yang membuang basal, sangat mirip dengan batuan serupa dari Bulan. Anda hanya perlu menggilingnya menjadi debu dengan ukuran yang diperlukan. Di bawah nama EAC-1, mereka digunakan sebagai simulator tanah bulan di EAC Spaceship.


Tentu saja, bebatuan di Bumi dan di Bulan berada dalam kondisi yang berbeda, dan, misalnya, pengaruh oksigen tidak dapat meninggalkan jejaknya. Batu yang dipilih secara acak hanya akan memberikan kemiripan yang kasar, dan Anda perlu menjelajahi batu bulan dan terestrial untuk meningkatkan kualitas simulator. Misalnya, debu bulan memiliki muatan listrik. Untuk mereproduksi sifat-sifat serupa dari simulator, partikel-partikel itu ditumbuk bahkan lebih, mereka memiliki sifat elektrostatik yang dekat, tetapi kehilangan sifat permukaan, sehingga pekerjaan harus dilanjutkan.

Properti lain dari regolith adalah tingkat abrasifnya yang sangat tinggi. Tidak seperti kondisi terestrial, tidak ada proses erosi di bulan yang akan menghaluskan permukaan, dan grit bulan nyata terlihat seperti ini.


Foto ESA

Partikel tajam dan kecil seperti itu berbahaya tidak hanya bagi teknologi, tetapi juga bagi manusia - ke-12 astronot yang berjalan di permukaan Bulan mencatat “alergi bulan” - sakit tenggorokan, mata, pilek, bersin, yang berlalu beberapa hari kemudian. Tetapi bagi orang yang akan bekerja di permukaan selama berminggu-minggu dan berbulan-bulan, debu abrasif dapat menimbulkan ancaman langsung terhadap kesehatan, merusak sel-sel paru-paru dan menyebar ke seluruh tubuh, bahkan otak. Dan di sini simulator juga melakukan pekerjaan yang buruk sejauh ini - penggilingan mekanis batuan vulkanik membentuk pasir dengan permukaan yang dipoles, perlu untuk meningkatkan metode produksi simulator.

Tapi regolith bulan memiliki beberapa sifat yang berpotensi menguntungkan. Misalnya, mengandung hingga 40% oksigen, yang secara teori dapat diekstraksi dan digunakan. Secara umum, tidak ada penyelesaian jangka panjang di Bulan (atau Mars, itu tidak masalah) dapat dilakukan tanpa menggunakan sumber daya lokal. Dan siswa yang bekerja sekarang di Spaceship EAC mungkin melihat implementasi pada tingkat teknologi yang serius, yang memunculkan eksperimen yang sedang berlangsung.