Космические агентства разных стран часто заявляют о том, что Луна является приоритетным направлением их космических амбиций. А некоторые из них даже озвучивают планы строительства на нашем единственном спутнике постоянно действующей исследовательской станции. Однако подобные планы постоянно откладываются. Потому что строительство на Луне – дело не из дешевых. Вот если мы научимся строить все, что нужно для деятельности человека, из местных материалов, – тогда другое дело!
Лунная пыль как сырье
И ученые усиленно работают над тем, чтобы решить эту задачу. В качестве строительного материала они предлагают использовать то, чего на Луне предостаточно. Это лунная пыль. Именно она стала объектом эксперимента, недавно проведенного в Ганновере. Его цель состояла в том, чтобы выяснить – можно ли производить необходимые строительные материалы непосредственно на Луне с помощью 3D-принтера.
Полученные в результате работы небольшие плотные шарики на первый взгляд кажутся невзрачными. Однако, на самом деле, они уникальны. Потому что они полностью состоят из имитированной лунной пыли, расплавленной в условиях лунной гравитации. Инструмент, который сумел произвести этот материал, был изготовлен в рамках проекта MOONRISE. Его реализует исследовательский институт Laser Zentrum Hannover eV (LZH) совместно с Институтом космических систем (IRAS). Эксперимент проводился в Техническом университете Брауншвейга с использованием так называемого «лифта Эйнштейна» разработки Ганноверского технологического института (HITec).
«Эти шарики – не просто шарики. Фактически, мы сделали огромный рывок к реализации возможности 3D-печати на Луне!» – заявил Никлас Гердес, научный сотрудник LZH. Искусственно созданная лунная пыль, или реголит, была расплавлена с помощью лазерной системы, разработанной LZH. Эксперимент проводился в условиях, близких к условиям на Луне. То есть – без доступа воздуха и других газов. И с пониженной гравитацией.
Задачами ученых из IRAS являлись подготовка материалов для проведения экспериментов и оценка их результатов. «Лунная пыль может различаться по своему составу в зависимости от места высадки людей», – рассказал профессор Энрико Столл из IRAS. «Полученные нами смеси максимально точно имитируют несколько разных составов, которые имеет лунная пыль. После проведения плавки мы оцениваем качество полученных образцов. Это нужно для того, чтобы инженеры из LZH могли улучшить технологии их получения».
Эксперимент
Плавка реголита была первым научным экспериментом, проведенным с использованием «лифта Эйнштейна». В общих чертах это происходило так: лазерная система и вакуумная камера были прикреплены к гондоле лифта. Лазерная система снабжалась энергией и управлялась через него. Образцы реголита находились в вакууме. Как будто они находятся на Луне. В ходе полета лазер расплавлял небольшое количество реголита. И в результате образовывался шарик, который остывал еще до посадки в испытательной камере. Именно такие шарики могут стать сырьем для будущих лунных 3D-принтеров.
А что же собой представляет «лифт Эйнштейна»?
Профессор, доктор технических наук Людгер Овермейер из Ганноверского университета описывает его так: «Лифт оснащен линейными двигателями с длинным статором. Это позволяет очень быстро ускоряться в вертикальном направлении. А также безопасно тормозить. Таким образом мы можем не только выполнять до 300 экспериментов в день, но и достигать различного значения силы тяжести». Условия пониженной гравитации с использованием этого устройства достигаются в процессе его почти свободного падения. Таким образом моделируются условия, которые существуют на Луне.
«Наша следующая цель – это проверка лазерной системы в ходе выполнения реального полета на Луну», – заявил Стефан Линке из IRAS. «Если реголит действительно можно расплавить так же, как мы это сделали на Земле, это существенно облегчит создание лунной колонии».
Результаты работы опубликованы здесь.