Рубрика: Лунная база

Ученые разработали технологию строительства дорог на Луне

Несмотря на то, что нога человека последний раз ступала на поверхность Луны более 50 лет назад, ученые уже во всю занимаются вопросами строительства лунной инфраструктуры. Например, китайцы решают где лучше построить будущие базы. По их мнению, оптимальным вариантом будут гигантские пещеры, которые смогут защитить космонавтов от различных экстремальных условий. Тем временем исследователи Европейского космического агентства (ЕКА) работают над технологиями строительства дорог. Описанная в недавнем исследовании технология позволяет обустроить прочные и надежные дороги без сложного строительного оборудования или какого-либо специального стройматериала.

Зачем на Луне нужны дороги

Сразу отметим, что строительство дорог на Луне — это вопрос не только комфортного и быстрого передвижения. Дело в том, что проблему представляют собой даже не лунные ухабы, а мелкая лунная пыль. Крошечные заряженные частицы из-за малой гравитации спутника буквально зависают в космосе. Они представляют опасность в первую очередь для техники.

Когда луноход проезжает по лунной поверхности, он поднимает вверх большое количество пыли. Поэтому строительство дорог позволило бы защитить от нее технику. Однако для этого потребуется много материалов, доставить которые на Луну сложно и очень дорого. Однако исследователи ЕКА, похоже, нашли способ решения данной проблемы.

Ученые предлагают строить дороги на Луне путем запекания реголита

Строительство дорог на Луне при помощи лазеров

Из всего вышесказанного следует, что для строительства дорог на Луне нужно использовать материал, который там имеется, чтобы не доставлять его с Земли. На поверхности спутника, как известно, выбор не так велик — в распоряжении космонавтов будет только лунный реголит. Именно его ученые и предлагают использовать.

Как показало недавнее исследования, реголит отлично подходит в качестве покрытия для дорог. Единственное, его необходимо спекать, как мы это делаем с глиной для производства кирпича. Естественно, строить на Луне классические печи для производства дорожных плит, слишком сложно и дорого, к тому же они требуют много энергии. Но эта проблема тоже решаема.

В своем исследовании авторы работы провели эксперимент с использованием мелкой серой порошкообразной пыли, разработанной космическим агентством как симулятор лунного реголита. Она представляет собой смесь минералов в таких же пропорциях, как и в настоящем реголите. Для спекания пыли авторы работы задействовали лазер, в котором электрический ток проходит сквозь углекислый газ.

Исследователи запекли аналог лунного реголита при помощи лазера

Эксперимент показал, что данная технология имеет право на существование. При спекании реголит образует гладкую твердую поверхность, которая подходит для использования в качестве дорог. В лабораторных условиях ученые смогли рисовать лазером различные узоры на поверхности пыли. То есть, теоретически, можно создавать плитку разной формы.

Можно ли использовать технологию строительства дорог лазером на Луне

Остается открытым вопрос — где взять на Луне электрический лазер и насколько он должен быть мощным? По мнению исследователей, можно обойтись даже без лазера. Как известно, на естественном спутнике Земли присутствует большое количество света. При помощи линзы из него можно создать направленный пучок.

В лабораторных условиях ученые экспериментировали с разной мощностью лазеров, чтобы найти оптимальную температуру для спекания реголита. Результаты говорят о том, что оптимальную температуру вполне можно получить на поверхности Луны при помощи крупной линзы и солнечного света. Для этого подойдет линза Френеля площадью всего 2,37 квадратных метра.

Дизайн лунной плитки, предложенный учеными

Насколько прочными будут лунные дороги

Лунная техника будет достаточно тяжелой, соответственно, лунные дороги должны быть не только гладкими, но и прочными. Поэтому ученые уделили немало внимания прочности покрытия. В результате они обнаружили, что спеченный реголит не уступает по прочности бетону.

По мнению авторов, разработанная ими технология позволит создавать плитку диаметром 250 мм, которую можно использовать для создания мощеных дорог и даже посадочных площадок. Об этом исследователи сообщают в издании Scientific Reports. Однако они планируют поработать над технологией, чтобы обеспечить еще более высокую прочность покрытия.

Переходите по ссылке на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ. Мы подготовили для вас множество интересных, захватывающих материалов посвященных науке.

Таким образом, ученым в теории уже удалось решить несколько проблем, связанных с колонизацией Луны. Теперь осталось найти на необходимые ресурсы в достаточном количества, такие как водород. Напомним, что этой задачей занималась индийская миссия Чандраян-3. Ему удалось найти воду, но о больших запасах водорода в заявлении индийского космического агентства речи не идет.

В Китае решили строить лунные базы внутри пещер

Во времена, когда каменные орудия, палки и огонь были единственными технологиями человечества, пещеры служили для наших предков естественным убежищем. Они защищали от стихии, хищников и соперников. Теперь же, спустя десятки тысяч лет, люди окажутся в похожих условиях, когда отправятся на Луну. Там не будет никаких технологий, кроме тех, что удастся привезти с собой. Но зато там есть пещеры, которые смогут защитить астронавтов, разумеется, не от хищников, а солнечной радиации, резких перепадов температур, метеоритов и т.д. Лунный разведывательный орбитальный аппарат (LRO) показал, что на Луне имеются сотни пещер, связанных с вулканической активностью спутника в прошлом. Китайские ученые хотят использовать их для строительства лунных баз.

На Луне есть огромные пещеры

Ученые предполагают, то на Луне существуют так называемые лавовые трубы, диаметр которых составляет несколько сотен метров. Если это предположение подтвердится, гигантские пещеры могли бы стать отличным убежищем, в котором можно построить лунные базы. По их мнению, толстый каменный потолок может обеспечить надежную защиту от всех внешних воздействий, которые только присутствуют на поверхности Луны. Поэтому лавовые пещеры могут оказаться ценнейшим ресурсом. Более того, ими уже заинтересовалось Китайское национальное космическое управление.

Лавовые трубки, или лавовые пещеры возникли, когда лава, вырывающаяся на поверхность, стала застывать. Верхняя часть раскаленного материала окаменела и образовала прочные каменные стенки, а внутренняя часть просто стекла, оставив после себя полости. Такие пещеры существуют и у нас на Земле.

Лавовые трубки, снятые орбитальным лунным аппаратом

Ученые пока не знают когда на Луне завершился вулканизм. По одним данным это могло произойти миллиард лет назад, а по другим — он продолжался еще 50 миллионов лет назад. Но, в любом случае, эти лавовые трубы должны быть прочными и огромными по диаметру.

Какие лавовые пещеры имеются на Луне

Лавовые пещеры бывают двух типов — вертикальными, то есть с отвесными стенками, и наклонными. На Земле существует оба типа пещер. Но почти все лавовые трубки, обнаруженные на Луне, были вертикальными. Это может быть связано с тем, что наблюдение ведется сверху, то есть с орбиты спутника. Обнаружить наклонные пещеры в таком случае просто невозможно.

Чтобы попасть в вертикальные пещеры, в них нужно залетать либо использовать подъемное оборудование. Поэтому наклонные трубки более удобные для использования. В такие пещеры, возможно, сможет заехать даже луноход и провести исследование.

Лавовые трубки на участке Море спокойствия

Однако первые исследования уже начались, и они проводятся на Земле. Китайские ученые считают, что между земными и лунными пещерами достаточно сходства, чтобы земные пещеры можно было исследовать как аналог лунных. Поэтому команда ученых уже приступила к исследованию лавовых трубок, расположенных в Китае.

Как китайские ученые будут исследовать лавовые трубки

Китайские ученые считают наиболее перспективными лавовые пещеры, которые расположена на участках «Море спокойствия» и «Море плодородия». Они богаты различными вулканическими образованиями, о чем сообщается в одном из исследований. Для исследования этих пещер будет построен специальный аппарат, передвигающийся на колесах или ногах. В любом случае, он будет адаптирован для передвижения по сложной местности и преодоления различных препятствий.

Также ученые хотят использовать дополнительные транспортные средства, которые смогут отделяться от основного зонда и выполнять дополнительную разведку. Дополнительные аппараты могут быть катящимися, ползающими и даже прыгающими. Их оснастят различным исследовательским оборудованием, которое будет собирать информацию об окружающей среде. Благодаря этому миссия сможет решать различные задачи.

Все обнаруженные на Луне лавовые пещеры имеют вертикальный вход

Кроме того, в Китае хотят создать летающего робота. Он будет исследовать пещеры при помощи микроволновых и лазерных радаров. После сбора информации Китай отправит экипаж для строительства баз. Территория пещеры будет благоустроена, в ней оборудуют жилье для астронавтов и исследовательские объекты. У входа в пещеру будет установлено энергетическое оборудование и оборудование связи.

Переходите по ссылке на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ. Мы подготовили для вас множество интересных, захватывающих материалов посвященных науке.

Ранее Китай объявил, что планирует пилотируемый полет и строительство лунных баз в 2028 году. Правда, тогда речь не шла о строительстве баз внутри пещер, исследование которых потребует дополнительное время. Поэтому, вполне возможно, что сроки будет изменены.

Ученые собираются получать воду на Луне из грунта

Более 50 назад Нил Армстронг предсказал, что еще при жизни его поколения люди будут жить на лунных исследовательских базах подобно тому, как это происходит в Антарктиде. Но, как мы знаем, он ошибся — программа “Аполлон” была свернута, и с тех пор длительное время к вопросу освоения Луны человечество не возвращалось. Однако спустя 10 лет после смерти легендарного космонавта, NASA решило вернуться на спутник. Уже даже запланирована высадка людей в 2025 году в рамках программы “Артемида”. Более того, это станет только одним из первых этапов масштабной миссии, которая подразумевает создание лунных баз. Но, прежде чем приступить к строительству инфраструктуры, ученым необходимо решить ряд задач. Одна из них — добыча воды на Луне, чтобы ее не доставлять с Земли.

Есть ли вода на Луне

Долгое время наука считала, что на Луне нет воды, но многие последние исследования говорят об обратном. Ранее мы рассказывали, что ученые стали неоднократно находить следы воды в образцах лунного грунта.

Кроме того, в конце двухтысячных годов многие спутниковые данные стали указывать на наличие воды на освещенной Солнцем поверхности Луны. Правда, доказать это было невозможно, поэтому наличие льда на лунной поверхности оставалось лишь предположением. Теперь же Институт геологии и геофизики Китайской Академии сообщил, что китайский космический аппарат Чанъэ-5 обнаружил воду на поверхности Луны, то есть молекулы H2O.

Ученые обнаружили воду на полюсах Луны

Но это не единственное свидетельство наличие воды на спутнике Земли. До этого в 2020 году НАСА сообщило о том, что инфракрасная обсерватория SOFIA уловила сигналы волн различной длины, соответствующие молекулам воды. Причем изначально ученые предполагали, что вода имеется только в труднодоступных кратерах, расположенных возле полюсов Луны. Однако исследование НАСА говорит о том, что вода присутствует и на других участках спутника.

Достаточно ли этой воды, чтобы обеспечить лунные базы? Информации на этот счет недостаточно. Следует учитывать, что для проживания людей понадобится постоянный стабильный источник. Причем он должен быть доступным. У людей может просто не быть возможностей добывать воду из кратеров на полюсах, и доставлять ее к базам.

Ученые обнаружили высокое содержание кислорода в лунном реголите

Одна из идей, которую предлагают ученые — плавление лунной пыли с помощью микроволн. Все необходимое оборудование, необходимое не только для синтеза воды, но и вообще обитания людей на Луне, по мнению ученых, может быть создано при помощи 3D-принтеров.

Воду на Луне можно извлечь из грунта?

Добыча воды на Луне — гораздо более важная задача для строительства лунных баз, чем может показаться на первый взгляд. Дело в том, что доставка 1 кг любого груза в космос обходится примерно в 1 миллиона долларов. Соответственно, доставлять воду с Земли будет очень дорого.

“Если мы сможем найти ресурсы для жизни на суше, мы уменьшим размер рюкзака, который берем с собой” — говорит Симеон Барбер, сотрудник Open University.

Вопросом добычи воды на Луне в настоящее время занимается команда Open University. Ученые предлагают добывать жизненно важный ресурс из лунного грунта. Но как такое вообще возможно? Профессор Махеш Ананд, который возглавляет работу, более десяти лет изучает образцы лунной породы и пыли (лунного реголита), собранные еще во время первых миссий “Аполлон”.

Космический корабль Орион доставит оборудование для изучения поверхности Луны в начале 2023 года

В результате ему удалось обнаружить в реголите высокое содержание кислорода, а это уже половина дела, а точнее, половина молекулы воды. Если добавить к ней водород, то теоретически можно получить воду. То есть команда Open University предлагает синтезировать воду путем химической реакции. Это гораздо проще и быстрее, чем добывать ее из кратеров.

Обязательно подписывайтесь на ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ, где вас ожидают поистине захватывающие и увлекательные материалы.

Но чтобы разработать эффективную технологию синтеза воды из лунного реголита, ученым необходимо получить о нем больше информации. Поэтому команда разработала специальный аппарат для бурения горных пород, отбора и их анализа на предмет наличия воды. Устройство будет доставлено на луну в начале 2023 года.

По словам самих ученых, роботизированные миссии — это важный первый шаг, на пути к развитию технологической инфраструктуры на Луне. “Прежде чем отправить туда людей, нам нужно понять окружающую среду” — говорит Симеон Барбер, один из авторов исследования.

Надо сказать, что технология, разработанная для добычи воды на Луне, впоследствии может быть также применена на других планетах. Кроме того, работа ученых уже нашла применение на Земле. Микроволновая технология показала высокую эффективность извлечения ценных материалов из шахтных отходов. То есть ее можно использовать не только для добычи воды, но и других химических элементов.