Из лунной пыли напечатали строительные блоки, похожие на детали LEGO
Исследователи из Университета Арканзаса (США) показали, что имитацию лунного грунта можно превращать в строительные блоки с помощью 3D-печати, не добавляя никаких связующих веществ. Результаты опубликованы в журнале npj Advanced Manufacturing.
Для экспериментов ученые взяли искусственный аналог лунного реголита LHS-1. Его состав и свойства разработаны так, чтобы имитировать образцы, доставленные на Землю участниками миссий «Аполлон» в 1960-х и начале 1970-х годов. Настоящий реголит представляет собой рыхлый слой обломков и пыли, покрывающий поверхность Луны. Он образовался за миллиарды лет под воздействием астероидов, микрометеоритов и других космических объектов. В отличие от земной почвы, в нем нет органических веществ.
Кирпичи без клея и добавок
Команда использовала метод 3D-печати, известный как лазерное спекание порошка. Сначала тонкий слой материала равномерно распределяют по рабочей поверхности, затем лазер нагревает отдельные участки и соединяет частицы друг с другом. После этого платформа опускается, наносится новый слой порошка и процесс повторяется.
Главная особенность эксперимента заключалась в том, что исследователи не добавляли в реголит связующие компоненты. В других работах для печати из лунного грунта использовали специальные вещества, которые пришлось бы доставлять с Земли. Команда Университета Арканзаса показала, что частицы можно соединять непосредственно друг с другом, причем для этого достаточно сравнительно маломощного источника света.
«Его не связывает никакое другое вещество. Частицы реголита соединяются друг с другом», — объяснил первый автор работы Коул Маккаллум, который проводил исследование еще во время учебы в университете.
Ученые напечатали небольшие блоки размером в несколько сантиметров. Одни имели форму крестов, другие напоминали букву H. Благодаря такой геометрии детали можно соединять между собой, как элементы конструктора LEGO, и собирать из них более крупные конструкции.
Однако до строительства жилых модулей на Луне пока далеко. Блоки из чистого реголита получились пористыми и менее прочными, чем аналоги, изготовленные с добавлением связующих веществ. Они способны сохранять форму без дополнительной опоры, но пока не подходят для конструкций, которым предстоит выдерживать значительные нагрузки.
«Эти конструкции могут поддерживать собственный вес. Но я бы пока не стал утверждать, что наш метод подходит для изготовления элементов, которые должны выдерживать другие нагрузки», — отметил Маккаллум.
Для строительства на Луне еще нужны проверки
По словам старшего автора исследования, доцента кафедры машиностроения Ван Шоу, технологию предстоит проверить в условиях, близких к лунным. В частности, ученым нужно выяснить, как процесс спекания будет работать в вакууме и при микрогравитации. Кроме того, необходимо повысить механическую прочность готовых блоков, чтобы они могли использоваться в строительстве.
Тем не менее исследователи считают, что их подход может стать одним из способов производства деталей и строительных элементов непосредственно на Луне. Это особенно важно для будущих поселений, поскольку доставка тяжелых материалов с Земли потребует значительных затрат.
