Команда учёных из Университета штата Огайо, возглавляемая Сизе Сюем, разработала новый метод аддитивного производства, который позволяет создавать строительные конструкции из лунного реголита с помощью лазерного осаждения. Исследования опубликованы в журнале Acta Astronautica. В своих экспериментах учёные использовали имитатор лунного грунта LHS-1, содержащий минералы, схожие с теми, что были собраны во время миссий «Аполлон». Лазер расплавлял реголит, который затем наносился на подложки из нержавеющей стали и стекла в условиях с различными уровнями кислорода и мощностью. Установлено, что спечённый реголит образует прочное соединение с керамикой благодаря кристаллическим структурам, повышающим термостойкость. Технология разрабатывается для программы NASA «Артемида», целью которой является создание постоянной базы на Луне. Аналогичные проекты также реализуются в Китае, России и Европейском космическом агентстве. Для оптимизации процесса планируется использовать солнечные или гибридные источники энергии. Сара Вольф, соавтор исследования, отметила, что технологии, разработанные для космоса, могут также способствовать улучшению экологичности промышленных процессов на Земле.

Вопрос-ответ

Какая основная идея исследования и чем она отличается от традиционных методов 3D-печати?

Исследование предлагает лазерное осаждение для обработки лунного реголита (имитатора LHS-1) с расплавлением частиц и последующим осаждением на подложки. Это позволяет создавать прочные соединения реголита с керамикой и формировать термостойкие конструкции, что отличается от традиционных методов 3D-печати, работающих чаще на полимерах или металлах без локального плавления реголитом на космических условиях.

Какие материалы и условия эксперимента применялись для имитации лунного грунта и лазерной печати?

Использовали имитатор лунного грунта LHS-1, содержащий минералы, близкие к тем, что были собраны во время миссий Apollo. Лазер плавил реголит и осаждал его на нержавеющую сталь и стекло подложки при разных уровнях кислорода и различной мощности лазера. Это позволило оценить образование спечённого реголита и его прочное соединение с керамикой.

Каковы перспективы применения технологии и какие проекты её поддерживают?

Технология разрабатывается для NASA Artemis, целью которой является создание постоянной базы на Луне. Аналогичные исследования ведутся в Китае, России и Европейском космическом агентстве. Планируется использовать солнечные или гибридные источники энергии для оптимизации процесса.

Какие преимущества и вызовы ожидают внедрение лазерной 3D-печати лунного реголита на практике?

Преимущества включают возможность прямого формирования строительных материалов на месте, повышение термостойкости за счёт кристаллических структур и улучшение экологичности индустриальных процессов на Земле за счёт переноса технологий. Вызовы включают устойчивость оборудования в космических условиях, энергоэффективность, контроль состава и структуры материла в условиях изменяющегося кислорода и мощности, а также масштабирование для создания крупных конструкций.