Возить строительные материалы с Земли чудовищно дорого, а местная «почва» — лунный реголит — славится лишь тем, что портит скафандры, забивает механизмы и царапает все подряд. Команда инженеров из Университета Райса показала, что этот враг может стать союзником: лунную пыль все-таки можно превращать в элемент прочных композитных материалов.
В своем новом исследовании группа специалистов под руководством Денизхана Яваша при участии Ашрафа Баставроса из Университета штата Айова использовали не настоящий реголит, а его наземный аналог — искусственный грунт, созданный по данным миссий Apollo и других зондов.
Идея родилась из предыдущих проектов команды, в которых они разрабатывали наноструктурированные полимерные покрытия, отталкивающие лунную пыль. Пытаясь защититься от нее, ученые постепенно пришли к обратному вопросу: а нельзя ли не только «отбиваться» от реголита, но и использовать его как ресурс?
В новом исследовании они добавляли частицы грунта в полимерные композиционные материалы, армированные волокнами — те самые легкие и прочные композиты, которые уже массово используются в авиации и космической технике. «Лунную пыль» вводили как дополнительную упрочняющую фазу в матрицу композита и изучали, как это повлияет на его механические свойства.
Оказалось, что правильно подобранное количество и распределение частиц реголита заметно улучшает поведение материала: прочность, вязкость и сопротивление повреждениям увеличивались на 30−40% по сравнению с исходным композитом. По сути, то, что в чистом виде является абразивной проблемой, в составе композита становится полезным наполнителем, перераспределяющим нагрузки и препятствующим распространению трещин.
Для лунной архитектуры это открывает интересные перспективы. Если основу несущего элемента — например, панелей оболочки модуля или защитных барьеров от микрометеоритов и радиации — можно изготовить на Земле из стандартных полимеров и волокон, а затем на месте «зарядить» его местным реголитом, резко снижается зависимость от поставок тяжелых строительных материалов. В более далеком будущем возможно и обратное: печатать или формовать композитные элементы прямо на Луне, используя привезенное связующее вещество и местный минеральный компонент.
Авторы подчеркивают, что речь пока идет о лабораторных образцах: реальные лунные материалы могут отличаться по составу, а условия на поверхности спутника нашей планеты — по температуре, вакууму и радиации — существенно строже, чем на земных испытательных стендах. Но сам принцип — превращать «проблемный» лунный материал в конструктивный ресурс — хорошо вписывается в концепцию максимально полного использования местных ресурсов на других небесных телах.
В долгосрочной перспективе команда видит задачу шире: разрабатывать материалы, которые «встроены» в среду, где они работают. Для Луны это значит не пытаться полностью изолироваться от реголита, а научиться использовать его особенности — в том числе высокую абразивность и минеральный состав — для создания легкой, прочной и масштабируемой инфраструктуры будущих лунных баз.
Ранее ученые назвали первое растение, которое будут выращивать на Луне.
Источник: hi-tech.mail.ru