Kosmiczne cegły – jak wyprodukować je na Księżycu
Naukowcy opracowali metodę spiekania mikrofalami regolitu księżycowego, aby stworzyć kosmiczne cegły. Za ich pomocą możliwe byłoby zbudowanie bazy na naturalnym satelicie Ziemi.
Odkrycie zasobów na Księżycu, takich jak lód wodny, wzbudziło zainteresowanie naukowców do wykorzystania ich w czasie podboju kosmosu. NASA planuje również misję Artemis, której celem jest długoterminowa obecność ludzi na powierzchni Srebrnego Globu, do czego potrzebna jest infrastruktura, taka jak bazy księżycowe, do budowy których można by wykorzystać kosmiczne cegły
Jak podkreślają naukowcy, transport materiałów budowlanych z Ziemi na powierzchnię Księżyca za pomocą lądowników wiąże się ze znacznym kosztem wynoszącym 1,2 miliona dolarów za kilogram. Waga bezpośrednio przekłada się na koszt, co sprawia, że to rozwiązanie jest praktycznie niemożliwe.
Aby rozwiązać ten problem, badacze z Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology opracowali technologię produkcji materiałów budowlanych przy użyciu zasobów obecnych na Księżyca. Badanie zostało opublikowane w Journal of Building Engineering.
Najłatwiej dostępnym materiałem na Srebrnym Globie jest regolit księżycowy, czyli gleba znajdująca się na jego powierzchni. Wykorzystanie go może prowadzić do oszczędności kosztów. Składający się z drobnych cząstek regolit księżycowy może być spiekany (zbiór stykających się z sobą drobnych ziaren wiąże się wzajemnie po podgrzaniu do odpowiedniej temperatury niższej od potrzebnej do ich stopienia) pod wpływem ciepła. Jednak w środowiskach kosmicznych względy efektywności energetycznej mają kluczowe znaczenie dla stosowania ciepła. Mikrofale mogą być rozwiązaniem, z racji potrzeby mniejszej energii.
Inżynierowie wykorzystali spiekanie mikrofalowe do produkcji cegieł z symulantu regolitu księżycowego poprzez jego podgrzanie i zagęszczenie.
Podczas korzystania z mikrofal do ogrzewania pyłu z naturalnego satelity Ziemi mogą powstawać lokalne gorące i zimne punkty. Prowadzi to do miejscowej ucieczki termicznej, utrudniając równomierne ogrzewanie i spiekanie. Aby temu zaradzić, opracowano stopniowy program ogrzewania z określoną temperaturą i czasem.
Regolit księżycowy zawiera substancje lotne, w tym wodę. Podgrzewanie tych materiałów może powodować wewnętrzne pęknięcia podczas spiekania. Badacze złagodził ich powstawanie, stosując wstępnie podgrzany płyn modelowy regolitu księżycowego w warunkach próżni w temperaturze 250°C.
Aby ocenić czy kosmiczne cegły nadawałyby się na materiały budowlane, wyprodukowane bloki zostały przewiercone w określonych miejscach. Średnia gęstość, porowatość i wytrzymałość na ściskanie nawierconych próbek wynosiły odpowiednio około 2,11 g/cm³, 29,23 proc. i 13,66 MPa (megapaskala).
Naukowcy z Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology planują sprawdzenie tej technologii w środowisku kosmicznym. Weryfikując czy będzie mogła ona sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na możliwości konstrukcyjne na innych ciałach niebieskich.
Emil Gołoś
