Cum plănuiesc oamenii de știință să construiască o bază pe Lună?

Așteptați-vă la o sursă majoră de eficiență îmbunătățită a încălzirii cu microunde.

NASAProgramul Artemis al NASA își propune să stabilească o bază lunară ca parte a unei inițiative de explorare lunară cu echipaj. Cu toate acestea, așteptările publicului cu privire la această bază spațială pot diferi de cele descrise în filmele populare science fiction. Construirea unei baze lunare necesită o gamă largă de materiale de construcție, ceea ce implică costuri semnificative de transport. Aceste materiale trebuie lansate de pe Pământ folosind rachete.

Deoarece transportul materialelor de construcție de pe Pământ pe Lună este costisitor și necesită timp, materialele locale trebuie utilizate pentru a crea o bază lunară. O modalitate promițătoare de a construi o bază lunară folosind materiale locale este recoacerea cu microunde, care întărește solul lunar (solul) sub punctul său de topire.

În prezent, în întreaga lume se desfășoară cercetări active în procesul de sinterizare a solului lunar folosind lasere, energie solară și microunde. Printre aceste tehnologii, sinterizarea cu microunde a solului lunar este o tehnologie proeminentă dezvoltată de diverse instituții, inclusiv NASA și Agenția Spațială Europeană (Agenția Spațială Europeană), și Institutul Coreean de Inginerie Civilă și Tehnologia Construcțiilor (KICT, președintele Kim Byung-sook).

Cercetări privind sinterizarea cu microunde

O echipă de cercetare (Dr. Gangwon, Lee, Dr. Young-jae, Kim și Dr. Hyun-woo, Jin) condusă de Dr. Hyo-sung, Shin la Departamentul de cercetare pentru viitor și clădire inteligentă de la Institutul de Tehnologie din Coreea efectuează în prezent un studiu asupra cărămizilor care imită solul lunar turnate cu microunde. Această cercetare folosește tehnici de sinterizare similare cu arderea ceramicii, ridicând temperatura pentru a crea cărămizi solide.

Cărămizile realizate din materiale care imită regolitul lunar au o rezistență de peste 20 MPa, care este similară cu betonul. Încălzirea cu microunde depinde de proprietățile dielectrice ale materialului, așa că este necesar un studiu detaliat al proprietăților dielectrice ale regolitului lunar. În prezent, nu există suficiente cercetări asupra modului în care regoliții lunari reacționează la încălzirea cu microunde la temperaturi diferite.

Investigarea materialelor lunare

Ca parte a cercetării sinterizării cu microunde, echipa de cercetare a investigat proprietățile dielectrice ale simulantului lunar coreean (KLS-1) și ilmenitei (titanat de fier) ​​la diferite temperaturi. Ilmenitul este un mineral abundent pe Lună și este cunoscut că sporește eficiența încălzirii cu microunde. Cu toate acestea, nu au fost efectuate studii detaliate privind proprietățile dielectrice ale ilmenitei și comportamentul acestuia în timpul încălzirii cu microunde.

Rezultatele cercetării indică faptul că simularea regolitului lunar are proprietatea de transparență a microundelor; Ceea ce face încălzirea lor dificilă. Cu toate acestea, ilmenitul (titanat de fier) ​​interacționează puternic cu microundele datorită structurii sale cristaline unice, permițând încălzirea rapidă la temperaturi ridicate. În plus, analiza structurilor cristaline de regolit și ilmenit lunar simulat a dezvăluit cu succes principalii factori care contribuie la creșterea interacțiunilor mineralelor cu microundele.

Folosirea unei resurse locale, ilmenita, ca element de încălzire în construcția bazei lunare prin sinterizarea cu microunde înseamnă o producție eficientă și rapidă a materialului de construcție. Dr. Young Jae Kim de la Institutul de Tehnologie din Coreea și-a exprimat așteptările că această cercetare va fi o bază crucială pentru dezvoltarea tehnologiei cu microunde pentru viitoarea explorare lunară și construcția bazei lunare.

Referință: „Proprietăți dielectrice dependente de temperatură ale simularilor lunare coreene și ilmenitei: potențialul de procesare lunară cu microunde” de Youngjae Kim, Hyunwoo Jin, Jangjoin Lee, Byunghyun Ryu și Heo Sung Shin, 13 mai 2024, Materiale de constructii si constructii.
DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2024.136599

Acest studiu a fost realizat în cadrul programului de cercetare KICT (Proiect Nr. 20230081-001, Dezvoltarea unui simulator de mediu și tehnici avansate de construcție pe TRL6 în condiții extreme; Proiect Nr. 20230144-001, Arhitectura Spațială: Dezvoltarea tehnologiei de bază pentru construirea de habitate pe Lună) finanțat de Ministerul Științei, Tehnologiei Informației și Comunicațiilor.