• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
26 апреля
Игорь Байдов
7
1 725

Ученые рассказали, как лучше строить здания из реголита на Луне

4.3

Будущие колонисты Луны столкнутся с непростой задачей. Им нужно будет научиться возводить постройки на лунной поверхности из реголита. Ведь с Земли «кирпичи и доски» доставлять не будут из-за дороговизны перевозок. Исследователи давно доказали, что реголит можно превратить в необходимый строительный материал. Сегодня существует примерно 20 методов создания строительных компонентов из реголита. Группа ученых из Китая выяснила, какой из них наиболее эффективен.

Способы получения реголита
Все доступные на сегодня способы получения строительных материалов из реголита можно разделить на четыре группы: метод реакционного затвердевания, метод спекания/плавления, метод связующего затвердевания, метод удержания / © Charun Bao

Колонизация Луны невозможна без укрытий и временных жилищ, необходимых для защиты поселенцев от радиации, низких (до минус 170 градусов ночью) и высоких (до плюс 130 градусов днем) температур. В отличие от Земли, ее спутник лишен плотной атмосферы и магнитного поля, которые служат щитом для нашей планеты.

Чтобы на Луне возвести дома и другие постройки, нужны строительные компоненты, которые с Земли завозить сложно и дорого. Поэтому ученые предложили строить лунные базы из местного материала — реголита, которого там в достатке.

Лунный реголит отдаленно напоминает земной песок: он состоит из обломков лунных пород и минералов размером от нескольких микрометров до нескольких миллиметров в диаметре, стекол, фрагментов метеоритов. Реголит образовался из-за нескольких факторов: резких перепадов температуры, выветривания, извержений, метеоритной бомбардировки. Метеориты врезались в лунную поверхность на протяжении миллиардов лет и разбивали минеральные породы в мельчайшие частицы или зернышки.

В химический состав реголита в основном входят оксид кремния (SiO), оксид железа (FeO), оксид алюминия (Al2O3) и некоторые другие вещества. Считается, что он уходит вглубь поверхности на 5-10 метров (кроме некоторых базальтовых равнин, где его толщина ниже).

Исследователи давно доказали, что реголит можно применять как строительный материал для возведения крупномасштабных сооружений. Для производства «кирпичей и досок» из реголита ученые разработали порядка 20 методов, которые имеют свои особенности и недостатки. Во всех этих методах используют различные источники энергии и добавки, разные условия, в которых происходят «приготовления», а также разную продолжительность. Но у них общая цель — добиться затвердевания реголита, то есть на выходе получить прочный и твердый материал.

Команда китайских инженеров под руководством Пенг Фенга (Peng Feng) из Университета Цинхуа изучила все доступные на сегодня способы получения строительных материалов из реголита, описала их минусы и плюсы, а также выявила наиболее эффективные из них. Результаты работы опубликованы в журнале Engineering.

В зависимости от технических особенностей каждого метода, химических процессов, участвующих в получении готового продукта, Фенг и его коллеги разделили все имеющиеся методы на четыре категории:

— Метод реакционного затвердевания (reaction solidification). Процесс чем-то напоминает получение бетона. Частицы реголита соединяются друг с другом посредством реакции с добавками — другими химическими соединениями. Эти соединения нужно будет доставить на Луну. В результате такого процесса образуется твердый материал, в котором реголит составляет 60-95 процентов от общей смеси.

образцы реголита
Затвердевшие образцы материала, сделанные из аналога реголита. Использовался метод плавления. (a) плавления реголита при помощи концентрированного солнечного излучения; (b) лазерное плавление; (c) каменное литье / © Charun Bao

— Метод спекания/плавления (sintering/melting). Предполагает плавление реголита под воздействием высоких температур. Этот способ позволяет получить твердый материал, состоящий полностью из реголита. Однако для его получения потребуется температура свыше 1000 градусов Цельсия, что само по себе может создать трудности и проблемы с энергоснабжением и эксплуатацией оборудования на поверхности Луны.

— Метод связующего затвердевания (bonding solidification). Процесс предполагает использование связующего вещества для «склеивания» частиц реголита. Как и в первом случае (реакционное затвердевание), на выходе получается продукт, содержащий от 65 до 95 процентов реголита. Такой метод требует более низких температур, чем плавление, что делает его безопаснее.

Кроме того, производство реголита этим способом занимает гораздо меньше времени, чем при реакционном затвердевании.

— Метод удержания (confinement). Используется специальная ткань для «удержания» частиц реголита, которая их «скрепляет», при этом какие-либо дополнительные химические связи между частицами не образуются, в отличие от других методов. В результате появляется «реголитовый мешок», который на 99 процентов состоит из реголита. Этот метод требует относительно низких температур и времени, а сформированные компоненты обладают преимуществами при растяжении. Однако такой материал может быть недостаточно прочным.

аналог реголита
Получение строительного матераила из аналога реголита методом спекания (плавления) / © Charun Bao

Фенг и его коллеги разработали количественный метод оценки 8IMEM, основанный на восьми показателях и системе баллов, чтобы понять, какой из четырех способов получения реголита наиболее эффективный. Исследователи учитывали стоимость каждого способа, производительность, безопасность, энергопотребление и потребность в ресурсах.

Метод изоляции («реголитовый мешок») получил наибольшее количество баллов по системе команды Фенга. То есть, по мнению специалистов, из всех четырех способов он оказался самым лучшим — не только наиболее эффективным, но более безопасным и экономически выгодным. Эта технология требует меньшего количества материалов, оборудования и энергии, а также позволяет получить достаточно крупные строительные компоненты, необходимые для возведения помещений на Луне.

По мнению ученых, результаты их исследования помогут в будущем подобрать правильный метод строительства лунных баз и станут практическим пособием для первых колонистов.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
8 часов назад
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

Сегодня, 08:15
Полина Меньшова

Нейросети научились систематически внушать собеседнику ложные убеждения. При этом для обмана рассмотренные языковые модели никто специально не тренировал, а в некоторых случаях им даже запрещали вести себя нечестно.

11 часов назад
Мария Азарова

Лимфатические узлы — чувствительные мишени для канцерогенных химических веществ. Появляется все больше доказательств того, что иммунологические нарушения из-за воздействия растворителей, антипиренов, пестицидов и красок для волос играют ключевую роль в начале развития злокачественных лимфом. Опасны ли в этом смысле татуировки, выяснила команда медиков из Швеции.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

24 мая
Полина Меньшова

Чрезмерный или неконтролируемый просмотр порноконтента, как правило, связан с особенностями психологического и эмоционального состояния человека. Какие именно факторы вызывают потребность в видео «для взрослых», объяснили специалисты из Австралии.

22 мая
Полина Меньшова

Ледник Туэйтса в Западной Антарктиде, который также называют «ледником Судного дня», может растаять раньше, чем считали ученые. Теплые океанские воды воздействуют на него сильнее, чем предполагалось, показали новые спутниковые данные.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

[miniorange_social_login]

Комментарии

7 Комментариев

1 2
1 2
4 недели назад
-
0
+
Мешки с реголитом конечно очень крутая вещь, но из них можно только негерметичные "сараи" строить. Для защиты от радиации и метеоритов. Так что остальные 3 способа в другой весовой категории. И да, самый лучший вариант - плавильная печь с солнечной линзой
Интересно от куда они знают. ? На земле надёжные дома строить не научились. А там космический вакуум, радиация и температура +-200 градусов 🤦
-
0
+
"выветривания," Как выветривания? Хотите сказать, что там есть ветер? И даже звук может распространиться? Еще вопрос: Как насчет радиоактивности лунных пород? Каково их фоновое значение?
    Николай
    27.04.2024
    -
    1
    +
    Семен, выветривание это не только действие ветра.)) поинтересуйтесь значением этого термина, что в геологии называется выветриванием. И какие его типы выделяют. "Радиационным выветриванием называется разрушение пород под действием радиационного, или солнечного, излучения. Радиационное выветривание оказывает влияние на процессы химического, биологического и физического выветривания. Характерным примером породы, подверженной радиационному выветриванию, может служить реголит на Луне." А есть, например, температурное выветривание. В котором ветер никак не участвует. И оно тоже работает на Луне.
    +
      ещё комментарии
    Александр
    27.04.2024
    -
    1
    +
    Семен, лунный реголит по радиоактивности уступают скальным земным, в силу меньшего содержания тяжелых изотопов.
    +
      ещё комментарии

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: