Tijolos da lua de um forno solar

Até a pessoa retornar à Lua, os anos permanecem na melhor das hipóteses - o primeiro vôo tripulado para a estação orbital lunar Lunar Orbital Platform-Gateway é esperado não antes de meados da década de 2020, e até as datas aproximadas para a construção da base lunar ainda são desconhecidas. No entanto, precisamos desenvolver as tecnologias que precisaremos na Lua agora, porque elas não podem atingir a maturidade instantaneamente. E um dos locais onde essas tecnologias são desenvolvidas é a unidade EAC da nave espacial, no centro de treinamento de astronautas da Agência Espacial Européia, Colônia, Alemanha. Por vários anos, eles vêm explorando a possibilidade de obter material de construção a partir do regolito lunar, assando rochas vulcânicas em um híbrido de uma impressora 3D e um forno solar, e não apenas.


Impressão em 3D da cúpula protetora da base lunar, na visão da Agência Espacial Europeia

Problemas e idéias

A superfície da lua é um lugar inóspito. Sem uma atmosfera, até um pequeno meteoro se torna perigoso; na ausência de um campo magnético, nada impede a radiação solar. Até a temperatura desafia a tecnologia, porque durante o dia a superfície aquece até + 127 ° C e, à noite, esfria até -173 ° C. Precisa de algum tipo de proteção. Mas trazê-lo da Terra é muito caro, portanto, por exemplo, em projetos históricos de bases lunares, muitas vezes se propunha enterrá-los mais profundamente. Agora, a Agência Espacial Europeia tem uma abordagem diferente, descrita no vídeo conceitual de 2014.


Um trator de autopropulsão com uma impressora 3D precisará varrer o regolito com uma lâmina e formar uma cúpula de acordo com o princípio do osso de pássaro - com elementos estruturais sólidos que sustentam a carga e grandes volumes cheios de regolitos frouxos entre eles. O conceito foi criado não do zero, em 2013, usando uma impressora 3D, uma tonelada e meia de parede foram feitas a partir de um simulador de solo lunar.


Fotos da ESA

Inicialmente, a julgar pelo conceito, havia um tanque com um reagente na impressora 3D e a formação de partes sólidas tinha que ocorrer quimicamente. Mas outras opções também estão sendo consideradas.

No calor do calor

Como o Sol aquece a superfície lunar com tanta força, sua energia luminosa pode ser usada diretamente, sem conversão em eletricidade e volta ao calor.



Na foto - o forno solar do Centro Aeroespacial Alemão em Colônia. Os espelhos rotativos 147 fornecem temperaturas de até 2500 ° C e uma densidade de energia de até 5 megawatts por metro quadrado. Como a Europa nem sempre é ensolarada, o fogão possui uma fonte de luz duplicada em xenônio. Em 2017, este forno foi conectado a uma impressora 3D que imprime um simulador de regolito lunar.


A impressora imprimiu em camadas de 0,1 mm e aqueceu o simulador de regolito a 1000 ° C. Demorou cerca de cinco horas em um tijolo de 20x10x3 cm, e o material resultante tinha dureza de gesso.


Vista superior, foto da ESA


Vista lateral

Os tijolos resultantes estão longe do ideal - as camadas são visíveis, a dobra (deformação) é perceptível nas bordas e a dureza não é tão grande. Mas os engenheiros estão cheios de otimismo - no nível da verificação experimental do conceito, o problema é resolvido e as violações da geometria podem ser combatidas alterando a velocidade da impressão.

Em agosto de 2017, o conceito de uma cabeça de impressão móvel que não requer uma construção separada de um forno solar foi testado com sucesso em um simulador de regolito lunar e areia comum.


O projeto RegoLight, no âmbito do qual esse chefe foi desenvolvido, foi lançado em 2015 e concluído em 2017, mas, em geral, o trabalho, é claro, não parou.

Bom simulador

Como já mencionado, experimentos de construção de recursos locais foram realizados em um simulador de solo lunar. O que é isso Tanto na Terra como na Lua, rochas de origem vulcânica podem ser encontradas. Na Lua, eles são destruídos sob a influência de mudanças de temperatura, raios solares e cósmicos, bem como impactos de meteoritos. O resultado é areia empoeirada chamada regolito. E perto de Colônia, há 45 milhões de anos, houve erupções vulcânicas que expulsaram basaltos, muito semelhantes às rochas semelhantes da Lua. Só é necessário triturá-los em pó do tamanho necessário. Sob o nome EAC-1, eles são usados ​​como um simulador do solo lunar na nave espacial EAC.


Obviamente, as rochas na Terra e na Lua estavam em condições diferentes e, por exemplo, a influência do oxigênio não poderia deixar sua marca. Pedras selecionadas aleatoriamente fornecerão apenas uma semelhança grosseira, e você precisará explorar as rochas lunar e terrestre para melhorar a qualidade do simulador. Por exemplo, o pó da lua tem uma carga elétrica. Para reproduzir propriedades semelhantes do simulador, as partículas foram moídas ainda mais, obtiveram propriedades eletrostáticas próximas, mas perderam as propriedades da superfície, portanto o trabalho deve ser continuado.

Outra propriedade do regolito é sua abrasividade extremamente alta. Ao contrário das condições terrestres, não havia processos de erosão na Lua que suavizassem a superfície, e um grão lunar real se parece com isso.


Fotos da ESA

Tais partículas afiadas e pequenas são perigosas não apenas para a tecnologia, mas também para as pessoas - todos os 12 astronautas que andam na superfície da Lua observaram "alergia à lua" - dor de garganta, olhos, nariz escorrendo, espirros, que passaram alguns dias depois. Mas para as pessoas que trabalham na superfície por semanas e meses, o pó abrasivo pode representar uma ameaça direta à saúde, danificando as células pulmonares e se espalhando por todo o corpo, até o cérebro. E aqui o simulador também faz um péssimo trabalho até agora - a retificação mecânica de rochas vulcânicas forma areia com uma superfície polida, é necessário melhorar os métodos de produção do simulador.

Mas o regolito lunar tem algumas propriedades potencialmente benéficas. Por exemplo, ele contém até 40% de oxigênio, que teoricamente pode ser extraído e usado. Em geral, nenhum assentamento de longo prazo na Lua (ou Marte, não importa) pode prescindir do uso de recursos locais. E os estudantes que trabalham agora na Nave Espacial EAC podem ver a implementação em um nível sério de tecnologia, o que deu origem às experiências em andamento.