Как ученые планируют построить базу на Луне?

Ожидайте основного источника повышения эффективности микроволнового нагрева.

НАСАПрограмма НАСА «Артемида» направлена ​​на создание лунной базы в рамках инициативы по пилотируемому исследованию Луны. Однако общественные ожидания от этой космической базы могут отличаться от тех, которые изображены в популярных научно-фантастических фильмах. Для строительства лунной базы требуется широкий спектр строительных материалов, что предполагает значительные транспортные расходы. Эти материалы необходимо запускать с Земли с помощью ракет.

Поскольку транспортировка строительных материалов с Земли на Луну обходится дорого и требует много времени, для создания лунной базы необходимо использовать местные материалы. Одним из перспективных способов строительства лунной базы с использованием местных материалов является микроволновый отжиг, который затвердевает лунный грунт (почву) ниже температуры плавления.

В настоящее время во всем мире ведутся активные исследования процесса спекания лунного грунта с помощью лазеров, солнечной энергии и микроволн. Среди этих технологий микроволновое спекание лунного грунта является заметной технологией, разрабатываемой различными учреждениями, включая НАСА и Европейское космическое агентство.Европейское космическое агентство) и Корейский институт гражданского строительства и строительных технологий (KICT, президент Ким Бён Сук).

Исследования в области микроволнового спекания

Исследовательская группа (доктор Канвон, Ли, доктор Ён Чже, Ким и доктор Хён У, Джин) под руководством доктора Хё Сон, Шин из отдела исследований будущего и интеллектуальных зданий Корейского технологического института. в настоящее время проводит исследование формованных в микроволновой печи кирпичей, имитирующих лунный грунт. В этом исследовании используются методы спекания, аналогичные обжигу керамики, с повышением температуры для создания твердых кирпичей.

Кирпичи из материалов, имитирующих лунный реголит, имеют прочность более 20 МПа, что соответствует бетону. Микроволновой нагрев зависит от диэлектрических свойств материала, поэтому необходимо детальное изучение диэлектрических свойств лунного реголита. В настоящее время недостаточно исследований того, как лунные реголиты реагируют на микроволновое нагревание при различных температурах.

Исследование лунного материала

В рамках исследования микроволнового спекания исследовательская группа исследовала диэлектрические свойства корейского лунного симулятора (KLS-1) и ильменита (титаната железа) при различных температурах. Ильменит — распространенный минерал на Луне, который, как известно, повышает эффективность микроволнового нагрева. Однако детальных исследований диэлектрических свойств ильменита и его поведения при микроволновом нагреве не проводилось.

Результаты исследования показывают, что имитация лунного реголита обладает свойством прозрачности микроволн; Это затрудняет их нагрев. Однако ильменит (титанат железа) сильно взаимодействует с микроволнами из-за своей уникальной кристаллической структуры, позволяющей быстро нагреваться до высоких температур. Кроме того, анализ кристаллических структур моделируемых лунного реголита и ильменита успешно выявил основные факторы, способствующие усилению взаимодействия минералов с микроволнами.

Использование местного ресурса ильменита в качестве нагревательного элемента при строительстве лунной базы методом микроволнового спекания означает эффективное и быстрое производство строительного материала. Доктор Ён Джэ Ким из Корейского технологического института выразил надежду, что это исследование станет важной основой для разработки микроволновых технологий для будущих исследований Луны и строительства лунных баз.

Ссылка: «Температурно-зависимые диэлектрические свойства корейских лунных моделей и ильменита: потенциал для лунной микроволновой обработки», авторы Ёнджэ Ким, Хёну Джин, Чанджун Ли, Бёнхён Рю и Хо Сон Шин, 13 мая 2024 г., Строительные материалы.
DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2024.136599

Данное исследование выполнено в рамках исследовательской программы КИКТ (Проект № 20230081-001 «Разработка экологического симулятора и перспективных технологий строительства на ТРЛ6 в экстремальных условиях»; Проект № 20230144-001 «Космическая архитектура: Разработка базовой технологии»). для строительства жилищ на Луне), финансируемый Министерством науки, информационных технологий и коммуникаций.