Німецькі вчені запропонували побудувати дороги на Місяці за допомогою концентратора сонячного світла

Група вчених із Німеччини провела експеримент і з’ясувала, що проблему місячного пилу, а заразом доріг і посадкових майданчиків на поверхні нашого супутника можна вирішити завдяки правильно підібраній лінзі, що зіграє роль концентратора сонячного світла, та місцевому матеріалу – реголіту.

Якщо люди збираються знову висадитися на Місяць (після 2025 року, проєкт “Артеміда”), а також побудувати там базу (до 2030-го, все та сама “Артеміда”), їм потрібно буде вирішити дуже важливу проблему – місячний пил. Його дуже дрібні частинки мають гострі грані і мають абразивні властивості. Інакше кажучи, колонізатори зіткнуться з хмарами гострих осколків, здатних не тільки пошкодити обладнання і техніку, а й скафандри, навіть проникнути всередину них.

Під час польотів американців на Місяць ця проблема вже виникала: скафандри починали потроху втрачати герметичність після першого виходу, пил заполонив посадковий модуль і спричиняв труднощі з диханням у астронавтів.

Одне з розв’язання проблеми – зведення доріг і посадкових майданчиків із твердим покриттям, що дасть змогу в рази скоротити поширення цього пилу. Однак транспортування матеріалів із Землі для будівництва інфраструктури на поверхні супутника коштуватиме дорого, тому необхідно розробити способи, що дають змогу брати для цих цілей місцеві ресурси.

Група вчених із різних університетів Німеччини під керівництвом фізика Єнса Гюнстера у своїй статті, опублікованій у журналі Scientific Reports, розповіла, що змогла підібрати метод високотемпературної плавки, за допомогою якого з реголіту можна виготовити міцні конструкції для дорожнього покриття.

Дослідникам давно відомо, що реголіт можна “перетворити” на будівельний матеріал, застосовуючи або сонячне світло, або лазер. Для цього реголіт спершу нагрівають, поки він не розплавиться, а потім охолоджують. Однак основна проблема полягає в якості готової конструкції. Щоб отримати з реголіту необхідний будівельний елемент, потрібно підібрати правильну технологію виробництва. Якщо використати занадто маленький діаметр променя, занадто слабку концентрацію світла, неправильно його сфокусувати або, наприклад, вибрати не ті потужності й температури, на виході може вийти невідповідна деталь – з деформацією.

Гюнстер і його команда спробували з’ясувати, чи може плавлення реголіту великим пучком сфокусованого світла стати “правильною технологією” створення якісних структур для доріг і посадкових майданчиків на Місяці.

Для експерименту вчені взяли вуглекислотний лазер (щоб відтворити концентроване сонячне світло) потужністю до 12 кіловат і діаметром променя до 100 міліметрів, а також дрібнозернистий матеріал EAC-1A – він виступив як імітатор місячного реголіту.

На знімку зображені лазерна установка та елементи дорожнього покриття, створені за допомогою лазера / © Jens Günster

Після цього фізики експериментували з потужностями установки і діаметрами лазерного променя, направляючи його на EAC-1A, щоб створити міцний матеріал. У підсумку дослідникам вдалося підібрати параметри, за допомогою яких вони змогли отримати щільні трикутникоподібні фігури з порожнистим центром розміром 250 на 250 міліметрів. Такі деталі вчені створили, застосовуючи вихідну потужність лазера в три кіловати і діаметр променя в 45 міліметрів.

Автори дослідження зазначили, що нові конструкції можуть працювати в зчепленні, в результаті вийде тверда поверхня, яку можна укласти на великих ділянках місячного ґрунту і потім використовувати як майданчики і дороги.

“Таку технологію можна відтворити на Місяці, і туди не потрібно відправляти лазер, достатньо лінзи, яка діяла б як концентратор сонячного світла. Якщо враховувати необхідні потужність і діаметр променя, лінза повинна буде займати площу приблизно 2,37 квадратного метра”, – пояснив Гюнстер.

У будь-якому разі перевірити ці висновки можна тільки одним способом – відправити лінзу необхідного розміру на наш супутник і відтворити там експеримент німецьких фізиків.