Ученые рассказали, как лучше строить здания из реголита на Луне
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.
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.
— 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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии