В производстве «лунных кирпичей» впервые использовали вулканические породы

Ученые разрабатывают новую технологию получения строительных блоков

Два вулкана – Горелый и Барановский, а точнее их породы, пригодились дальневосточным ученым для моделирования лунного реголита. Они разработали при помощи них оригинальную технологию «спекания» «кирпичей» для строительства первых жилых комплексов на поверхности земного спутника. Результаты работы опубликованы в научном журнале Construction and Building Materials.

Лаборатория ядерных технологий ИТПМ. Фото: ДВФУ

Два вулкана – Горелый и Барановский, а точнее их породы, пригодились дальневосточным ученым для моделирования лунного реголита. Они разработали при помощи них оригинальную технологию «спекания» «кирпичей» для строительства первых жилых комплексов на поверхности земного спутника. Результаты работы опубликованы в научном журнале Construction and Building Materials.

Строительство базы необходимо для успешной будущей колонизации Луны, которую ученые рассматривают в качестве удобного плацдарма для дальнейшего освоения Солнечной системы. Лунная база имеется и в российской программе освоения Луны, и в совместной российско-китайской программе по строительству Международной лунной научной станции (ILSS).

В качестве наиболее подходящей, экономически выгодной концепции для строительства этой базы рассматривается концепция использования ресурсов на месте (In-Situ Resource Utilization, ISRU). Другими словами, ученые многих стран, работают над технологиями производства стройматериалов исключительно из лунного реголита, без подвоза с Земли дополнительных материалов. Но поскольку добыть необходимое его количество для этого сейчас не представляется возможным, специалисты ищут наиболее подходящие материалы для его моделирования на Земле.

Андезибазальты на склоне вулкана Горелый. Примечателен на них след медведя (справа от ботинка) на необычной для хищника высоте (высота Горелого 1799 метров). Фото: ДВФУ

Как сообщили «МК» в Минобрнауки России, в данной работе принимали участие сотрудники Лаборатории ядерных технологий Института наукоемких технологий и передовых материалов Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) совместно с коллегами из Дальневосточного геологического института ДВО РАН. В качестве имитаторов лунного грунта впервые использовали андезито-базальты двух дальневосточных вулканов – Горелого и Барановского.

Справка «МК». Вулкан Горелый — действующий вулкан, расположенный в 75 километрах к юго-западу от Петропавловска-Камчатского. Вулкан Барановский — потухший вулкан, расположенный в Приморском крае, в 100 км к северу от Владивостока.

Кратер на вершине вулкана Горелый. Фото: ДВФУ

  Их породы, которые оказались очень близки по составу к настоящему реголиту, были измельчены в субмикронные порошки и спечены методом искрового плазменного спекания (SPS) при температурах 800, 900 и 1000 градусов Цельсия.

Как пояснил «МК» ведущий автор исследования, кандидат химических наук Олег Шичалин, если технология будет принята на вооружение, процесс изготовления из нее стройматериалов на Луне будет выглядеть следующим образом. После сбора лунного реголита с поверхности Луны, его поместят в специальную форму или контейнер. Далее эту форму поместят между двумя электродами, создадут необходимое механическое давление и подадут мощный электрический импульс. Электрический разряд в считанные секунды создаст плазму между частицами реголита, нагрев его до очень высоких температур. Так будет достигнут результат по спеканию материала. После его охлаждения лунные строители получат прочный керамический блок. Олег Шичалин отмечает, что по сравнению с традиционным методами послойного спекания (он используются, в частности, при 3D-печати), новый метод окажется более удобен в условиях космического вакуума и будет потреблять гораздо меньше энергии. Кроме того, при помощи технологии плазменного спекания под давлением он получается гораздо плотнее и обладает уникальными прочностными характеристиками. Важным преимуществом метода является также его масштабируемость – технологию легче адаптировать для производства крупных изделий на Луне, чем при использовании 3D-принтера.

Олег Шичалин проводит эксперимент на установке электроимпульсного плазменного спекания. Фото: ДВФУ

Самые лучшие керамические образцы «лунных кирпичей», полученные на Земле,   получились у ученых при температуре спекания 1000 градусов Цельсия со скоростью нагрева 300 градусов в минуту.

– Нами установлено, что скорость нагрева при спекании оказывает решающее влияние на плотность получаемой керамики, – добавил в заключении Олег Шичалин.

Следующим шагом исследователей станет разработка защиты людей от ионизирующего космического излучения на Луне, включая нейтроны и жесткое рентгеновское излучение. Для этого ученые планируют создать материалы с нейтронными поглотителями и провести их испытания на источнике нейтронов – атомном реакторе.

Источник: www.mk.ru