Материалы для строительства на Луне выдержали полгода снаружи МКС
Образцы геополимеров из имитации лунного грунта не разрушились в условиях космоса, а некоторые стали прочнее
Образцы строительных материалов, разработанные в Университете Делавэра провели шесть месяцев снаружи МКС, где подвергались воздействию открытого космоса на низкой околоземной орбите. После возвращения на Землю часть образцов показала более высокую измеренную прочность по сравнению с аналогичными материалами, которые всё это время хранились на Земле.
Полученные результаты могут помочь в разработке технологий строительства на Луне. Доставка готовых строительных материалов с Земли для будущих лунных баз, согласно существующим проектам и оценкам, будет крайне дорогой, поэтому учёные рассматривают возможность использовать местный грунт — реголит. Это рыхлый слой пыли, покрывающий поверхность Луны.
«Реголит по сути представляет собой глинистый материал. Это один из самых распространённых материалов на Луне, что делает его интересным для строительства», — рассказал Норман Вагнер (Norman Wagner), профессор химической инженерии Университета Делавэра.
Лаборатория Вагнера разрабатывает геополимеры — альтернативу традиционному цементу, в которой глинистые материалы связываются за счёт химических реакций, а не высокотемпературного обжига. Учёные изучают возможность создания строительных материалов из реголита с минимальным количеством добавок, чтобы снизить потребность в сложной энергетически затратной переработке.
Для проверки устойчивости таких материалов к космическим условиям команда отправила тонкие пластины из геополимеров, изготовленные на основе имитации лунного и марсианского грунта, на орбиту в рамках миссии NASA MISSE-20. Образцы были размещены снаружи МКС и все шесть месяцев подвергались воздействию радиации, вакуума и резких температурных изменений.
Результаты, опубликованные в журнале Advances in Space Research, показали, что геополимеры не потеряли прочность после пребывания в космосе, а некоторые образцы стали прочнее. Однако для строительства на Луне важно не только выдерживать внешние условия, но и иметь возможность стабильно производить материал непосредственно на месте.
В отдельной работе, опубликованной в Acta Astronautica, команда Вагнера использовала машинное обучение для решения другой проблемы: свойства лунного грунта могут различаться в зависимости от состава и обработки. Разработанная модель позволяет прогнозировать прочность будущего геополимера по характеристикам исходного реголита и параметрам производства.
Дополнительные эксперименты показали, как такие материалы ведут себя до затвердевания — во время смешивания и формования. Учёные определили критическую точку гелеобразования: момент, когда жидкая смесь начинает превращаться в твёрдую структуру. Оказалось, что перемешивание до этого этапа не влияет на скорость затвердевания и итоговую прочность материала, что расширяет возможности его обработки при создании строительных систем для будущих лунных объектов.