Запланированная в 2025 году высадка экипажа Artemis III на Луну и серьзные планы на развертывание горнодобывающей промышленности на нашем естественном спутнике откроют новую эру более широкого присутствия человечества в нашей Солнечной системе. Самые смелые фантазии многочисленных писателей начинают воплощаться в жизнь, ведь прямо сейчас человечество создает из Луны настоящую работающую научную колонию.
Для разработки необходимых технологий NASA инвестирует в инженерные инновации как научных кругов, так и промышленности. Среди этого потока стоит обратить внимание на одну компанию, занимающуюся 3D-печатью — Icon. Контракт на 57,2 миллиона долларов звучит весьма внушительно, но на что пойдут такие средства? На строительство лунных дорог и другой инфраструктуры. В рамках космической программы миссии Artemis заложат основу для долгосрочного и устойчивого присутствия человека на Луне, включая демонстрацию инструментов для добычи металлов на Луне.
Дороги так важны?
Дороги на Луне не просто должны выглядеть необычно и "научно". Известно, что езда по голому реголиту (рыхлый верхний слой лунной пыли, почвы и битого камня) вызывает серьезные проблемы. Астронавты Аполлона прекрасно передвигались на своих лунных багги. Но они быстро поняли, что приносят с собой нежелательную пыль обратно в посадочный модуль. Реголит не подвергся выветриванию, как песок или гравий на Земле. Так что это как зазубренные маленькие лезвия бритвы. И эти бритвенные лезвия проникают в каждое соединение, каждую резиновую прокладку и просто разъедают их. Лунная пыль состоит из электростатически заряженных мельчайших частиц, которые не только прилипают ко всему, но и могут вдыхаться, что делает их опасными для нашего здоровья. Специально проложенные дороги должны предотвратить появление пыли.
Строительство дорог требует уплотнения твердого покрытия из незакрепленных частиц. У нас есть множество способов сделать это на Земле. Самый простой способ — существенное сжатие, для создания чего-то вроде грунтовых дорог. Проблема в том, что это не очень надежное покрытие. Другой способ — взять гравий, а затем смешать его с гудроном — по сути, сделать асфальт, а затем покрыть им нужное направление, сделав асфальтированные дороги.
На Земле вы можете сделать бетон, используя смесь цемента, который представляет собой связующее вещество из воды, мелкого песка и небольшого количества других соединений, которые проходят процесс химического отверждения. Но на Луне приходится иметь дело с нехваткой ресурсов, так что ничего из вышеперечисленного не подходит.
Дорогу можно просто напечатать
Проблему ресурсов и создания хоть каких-то строительных материалов в условиях Луны уже, можно сказать, решили. Инженеры и ученые разработали бетон, необходимый для строительства устойчивой среды обитания на Марсе. Он печатается роботом на 3D-принтере и основан на типе "марскрета", материала, который включает расплавленную серу, смешанную с песком.
Для Луны потребуется бетонная смесь другого типа на основе лунного реголита. За последние несколько лет команда отправляла на космическую станцию смоделированные материалы лунного реголита, чтобы проверить, насколько хорошо они смешиваются с водой при разных уровнях гравитации. Некоторые образцы были прикреплены к внешней части космической станции, чтобы имитировать экстремальные температуры и радиацию на Луне.
Но все это едва не пошло крахом, ведь бетон не должен содержать воды, даже в следовых количествах, так как она будет одним из важнейших ресурсов. Да и с хрупкостью бетона были проблемы. Однако сама технология доказала свою потенциальную полезность, а значит с появлением более точных данных о ресурсах и составе пород Луны, у ученых появится пространство для маневра и решения оставшихся проблем.
Зажарить в микроволновке?
Помимо технологии 3D-печати и создания лунного бетона, одной из областей, в которые NASA инвестирует, является микроволновое спекание, которое будет использовать мощные микроволны для нагрева и сжатия металлического порошка до тех пор, пока он не затвердеет в прочный материал. Результат может отдаленно напоминать стекло, из него можно сформировать кирпичи и встроить их в проезжую часть или какую-либо другую конструкцию. Микроволны могут улучшить процесс отверждения бетона.
Многие ученые склонны считать, что на Луне может возникнуть "микроволновая экономика", потому что микроволны можно было бы использовать для питания различных приложений в процессе производства дорожных материалов и кирпичей, таких как обработка металлов. Микроволны также могут использоваться в медицине, сельском хозяйстве и, конечно же, для приготовления пищи. При использовании микроволн передача энергии может обойтись без большого количества кабелей.
Кое-что уже готово
Лунная топография сама по себе является ресурсом для лунной инфраструктуры. Например, ученые рассматривают возможность использования пустых лавовых труб в качестве жилья, но их также можно использовать в качестве складов для транспортных средств и материалов. Точно так же кратеры можно было использовать в качестве противовзрывных щитов, или в качестве посадочных площадок, или, возможно, в качестве основания и стен жилища. Дороги, рабочие или жилые зоны могут являться частью естественной лунной топологии.
Каким бы путем, в итоге, не решило пойти человечество — нас ожидает увлекательное десятилетие, полное открытий и великих свершений.