Лунные дороги предложили выплавлять в реголите сфокусированным солнечным светом

Дороги и стартовые площадки на Луне можно создать из лунного реголита, если расплавить его установкой-концентратором солнечного излучения. К такому выводу пришли немецкие материаловеды, опробовавшие метод с лазером и имитатором лунного реголита. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.

Одной из проблем, стоящей на пути к созданию обитаемых баз на поверхности Луны, является пыль, которая легко поднимается с поверхности Луны при движении космонавтов и луноходов, а также при старте или посадке спускаемых аппаратов, и способна долго не оседать из-за зарядки солнечным излучением и малой гравитации. Одним из решений этой проблемы может быть прокладка дорог и создание стартовых площадок на Луне из местных материалов путем спекания, плавления или связывания при помощи различных добавок частиц лунного реголита.

Миранда Фатери (Miranda Fateri) из Ааленского университета в Германии и ее коллеги представили результаты экспериментов по проверке метода создания твердых поверхностей на Луне путем плавления реголита при помощи концентрированного солнечного излучения, которое в условиях Луны может быть сфокусировано при помощи системы линз и зеркал.

Роль источника излучения в лабораторном эксперименте играл CO₂-лазер с максимальной мощностью 12 киловатт и диаметром пятна до ста миллиметров. В качестве имитатора реголита использовался EAC-1A, разработанный Европейским центром астронавтов Европейского космического агентства. Предварительно высушенный порошок, помещенный в графитовый или кварцевый тигель, облучали лазером как в условиях вакуума порядка 10^–2 миллибар, так и при атмосферном давлении, время воздействия лазера и интенсивность облучения также варьировались.

Анализ результатов экспериментов показал, что при неподвижном лазерном пятне максимальная глубина плавления в 25 миллиметров при мощности лазерного излучения в десять киловатт была достигнута через 2400 секунд облучения, при этом чрезмерная мощность лазера не привела к увеличению температуры поверхности расплава.

В случае экспериментов с движущимся пятном, которое формировало дорожку расплава, не удалось сформировать идеально бездефектный образец в ходе нескольких проходок лазера по образцу реголита, так как возникали трещины из-за остаточных внутренних напряжений. Исследователи пробовали уменьшить мощность лазера, разную геометрию пути лазерного луча и нанесение нового слоя свежего реголита поверх уже расплавленного, однако трещины все равно появлялись. Тем не менее, ученые доказали применимость такой плавки для получения достаточно крупных твердых образцов.

Ученые отмечают, что наличие плотной стекловидной фазы внутри расплава придает дорожкам низкое значение шероховатости, что может плохо сказаться на движении луноходов, кроме того, есть риск ранений людей при старте или посадке спускаемых аппаратов из-за потенциального разлета стеклянных частиц. Однако отмечается хорошее значение прочности на сжатие образцов, которые были аналогичны прочности земного бетона на сжатие.

Ранее мы рассказывали о том, как марсианский бетон предложили делать на основе крови и мочи космонавтов, а компания Masten Aerospace предлагала формировать посадочную площадку на Луне прямо во время посадки, напыляя алюминиевую корку поверх реголита.