Лазерное спекание и плавление реголита в рамках 3D-печати деталей при строительстве баз на Луне теоретически возможно, но малопродуктивно по сравнению с микроволновым и солнечным спеканием.
Специалисты лаборатории Луны и планет Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского (ГЕОХИ РАН) исследовали возможность лазерного спекания и плавления лунного грунта. Реголит предполагается использовать для строительства баз на Луне. Результаты исследования опубликованы в журнале Acta Astronautica.
Аддитивная печать на основе местного реголита считается самым перспективным методом производства строительных материалов при колонизации твердых планетарных тел Солнечной системы. Но спекание и плавление с помощью лазера требует больших энергозатрат и отличается невысокой скоростью печати в сравнении с солнечным и микроволновым спеканием. В ходе исследования ученые провели сравнительный расчет потенциальных сроков возведения площадки для посадки межпланетных аппаратов на Луне методом лазерного и микроволнового спекания реголита.
Технология лазерного спекания и плавления лунного грунта является перспективным направлением для лунного строительства, поскольку исключает необходимость транспортировки дополнительных связующих компонентов или материалов с Земли.
В ходе исследования ученые учли следующие факторы, влияющие на производительность космических работ:
- Мощность спекающего лазера;
- Плотность излучения;
- Скорость сканирования;
- Размер шага штриховки;
- Толщина слоев печати.
Были учтены физико-химические особенности известных типов лунного грунта. Анализ показал, что теплофизические характеристики материалов играют ключевую роль в эффективности процесса. Говоря простыми словами, не всякий реголит одинаково подходит для печати домов на Луне.
На прочность конструкций из имитаторов лунного реголита повлияли:
- Гранулометрический состав;
- Процент аморфных компонентов;
- Материал подложки;
- Плотность светового потока.
Оптимальное значение плотности луча находится в диапазоне 12-20 Дж/мм3.
Исследователи оценили влияние на процесс спекания особенностей экзосферы Луны — высокого вакуума, пониженной гравитации, постоянное присутствия лунной пыли, значительная разница температур днем и ночью. Строителям следует учитывать постоянный риск метеоритной бомбардировки — на лишенной атмосферы Луне непрошенные гости достигают поверхности с вероятностью 100%.
Технология лазерного спекания позволяет осуществлять 3D-печать с точностью до десятков микрометров и создавать детали практически любой формы и сложности, но требует тщательного фракционирования лунного грунта и выделения мелкодисперсной фракции, и невыгодно отличается от технологий солнечного и микроволнового спекания невысокой скоростью печати и гораздо более высокими затратами энергии
О будущем массовом переселении астрономов на Луну Hi-Tech Mail писал здесь.
