Začalo testování měsíční půdy pro stavbu na Měsíci, NASA chce využít místní zdroje pomocí 3D tisku

Foto: Shane Collins/Northwestern University/Volný zdroj tiskové zprávy

Většina lidí zná ikonickou fotografii otisku boty astronauta Buzze Aldrina na povrchu Měsíce, ale co přesně je součástí půdy, která nese otisk onoho slavného „malého kroku pro člověka“, je stále předmětem bádání. Odpovědí na tuto otázku je základní znalost pro program Artemis NASA, jehož cílem je vybudovat stálou základnu na Měsíci.

Zatímco výzkumníci chápou obecné složení měsíční půdy, mineralog ze Severozápadní univerzity, Steven Jacobsen, dostal za úkol, aby dále odhalil záhadu pochybného prachu.

Protože náklady na převoz tradičních stavebních materiálů ze Země jsou neuvěřitelně vysoké, NASA se spojila se společností ICON Technology Inc., aby prozkoumala nové metody pro stavbu měsíční základny s využitím vlastních zdrojů Měsíce. Ale předtím, než ICON dokáže postavit struktury s měsíční půdou, tým musí nejprve pochopit přesné složení půdy, které se může drasticky měnit od jednoho vzorku k druhému.

„Stavba mimo svět přináší mnoho výzev,“ řekl Jacobsen, hlavní řešitel projektu. „Měsíční půda není taková jako na Zemi.“ Na Měsíci se půda tvoří z dopadů meteoroidů, které rozdrtily povrch. Měsíc je tedy v podstatě obalený silnou vrstvou mleté ​​mouky. Druhy minerálů a skla nacházející se v měsíční půdě závisí na mnoha faktorech. Materiál se tak ve finále může značně lišit i na malé ploše.“

Nebezpečí prachu

Vzhledem k budoucím plánům cestovat pravidelně tam a zpět na Měsíc potřebuje NASA nejprve spolehlivou přistávací plochu. Jinak pokaždé, když se lunární přistávací modul dostane do kontaktu s měsíčním povrchem, vykopne destruktivní prach, který by mohl poleptat zařízení a poškodit okolní stanoviště.

„Každá částice prachu na Měsíci je zubatá a hranatá,“ řekl Koube. „Když přemýšlíte o zrnkách písku na Zemi, pak si můžete všimnout rozdílu, že jsou zaoblená, protože vítr, který si s nimi pohrává, odstraňuje všechny tyto drsné hrany. Bez působení větru zůstávají částice hrbolaté a ostré.“

Systém Olympus společnosti ICON je zamýšlen jako víceúčelový konstrukční systém primárně využívající místní lunární a marťanské zdroje jako stavební materiály k podpoře úsilí NASA o vytvoření trvalé přítomnosti na Měsíci. ICON již využívá svou pokročilou technologii 3D tisku k výstavbě domů na Zemi.

„Není možné posílat tradiční pozemské stavební zařízení a materiály na Měsíc,“ řekl Jacobsen. „Náklad by byl příliš těžký.“ Tento plán je tedy mnohem praktičtější. Tak jako byly první cihly na Zemi vyrobeny z pozemské půdy, budou první cihly na Měsíci vyrobeny z půdy měsíční.“

Simulované vzorky půdy

Gardner a Abbott v současnosti používají různé mikroskopické techniky k analýze osmi měsíčních simulantů, umělé měsíční půdy, která je navržena tak, aby napodobovala skutečnou a syntetickou plagioklasu, která je hlavní složkou měsíční horniny. Poté tým porovná lunární simulátory se skutečnými vzorky shromážděnými z misí Apollo.

Vědci si zatím všimli obrovských rozdílů mezi lunárními simulanty. V některých minerálech tým detekoval vodík, složku vody, která se v minerálech na Měsíci nevyskytuje. Také hledají minerální nečistoty v simulantech, které se na měsíčním povrchu neočekávají. Tým se pak může zaměřit na materiály a chemické variace, se kterými se stavební procesy pravděpodobněji setkají.

Foto: Různé vzorky simulantů měsíční půdy v laboratoři. Autor: Shane Collins/Northwestern University/Volný zdroj tiskové zprávy

Po určení variability v realistických vzorcích budou vědci zkoumat, jak může složení nečistot ovlivnit proces tavení používaný v robotické konstrukci. Jakmile se ICON dostane na Měsíc, víceúčelové měsíční konstrukční systémy založené na ISRU naberou měsíční půdu a roztaví ji pro tisk. Po vytištění roztavená špína ztvrdne a ochladí se na keramický materiál.

„Na Zemi můžete sbírat hlínu a vypalovat ji v peci, abyste mohli vyrábět keramiku,“ řekl Jacobsen. „Vlastnosti měsíční půdy jsou ale takové, že je třeba ji nejprve roztavit. Různé minerály v měsíční nečistotě tají různou rychlostí, takže proces 3D tisku je velmi citlivý na změny v mineralogii.“

A samozřejmě žádný vzorek není stejný. Jedna odměrka měsíční nečistoty může mít jiný bod tání než další odměrka. Technologie 3D tisku musí být dostatečně svižná, aby věděla, jak zacházet s těmito jemnými rozdíly. Zde přichází na řadu Jacobsenova knihovna vzorků. Tím, že 3D tiskárna může být připravena na všechny potenciální kompozice, může provádět diagnostiku každé naběračky a poté upravit její parametry laseru pro ohřev a chlazení.

„Bez pochopení vlastností půdy je obtížné porozumět variabilitě finálních tištěných materiálů,“ řekl Jacobsen. „Pomocí knihovny, kterou vytvoříme ze simulantů, křížově zkontrolovaných s měsíční půdou, bude tiskárna vědět, jak zpracovat každý kus, aby vyrobila tu nejlepší keramiku. Tato podrobná knihovna informací bude hrát roli v tom, že se domnělá základna stane realitou.“

Článek byl upraven podle tiskové zprávy.