Лунная база будет построена с помощью 3D-принтера

Создание исследовательской станции на поверхности Луны могло бы стать очень простой задачей при помощи 3D-принтера и использовании местных материалов

Индустриальные гиганты (например, известная архитекторская компания Foster + Partners) сотрудничают с EКA, чтобы проверить, насколько возможна в действительности 3D-печать с использованием лунной почвы.

«На Земле технология 3D-печати способна производить структуры любого рода, – говорит Лорент Памбагуян, возглавляющий проект для ЕКА. – Наша производственная команда занялась исследованиями, чтобы узнать, возможно ли то же самое на Луне».

Foster + Partners разработала дизайн куполовидного навеса с весовой нагрузкой со стенами сотообразного строения, чтобы оградить будущую станцию от воздействия микрометеорных тел и космической радиации. Концепт включает герметичный модуль для защиты астронавтов.

Конструкция полой замкнутой клетки, напоминающая скелет птицы, обеспечивает хороший баланс силы и веса. Дизайн станции разрабатывался в соответствии со свойствами лунного грунта. Для пробы ученые уже напечатали полуторатонный стандартный блок из материалов, моделирующих лунный грунт.

Концепт лунной станции, напечатанной с помощью 3D-принтера. Фото с сайта esa.int

«3D-печать – потенциальное средство облегчения разработки лунной станции с минимальными затратами и ресурсами, которые нужно будет переправлять с Земли, – добавляет член команды космических полетов ЕКА Скотт Ховлэнд. – Новые возможности, которые открывает эта работа, могут рассматриваться международными космическими агентствами как часть развития общей стратегии исследования космоса».

Мультикупол лунной станции. После того как купола будут собраны и наполнены воздухом, их покроют слоем лунного реголита с помощью 3D-принтера. Таким образом исследователи будут защищены от космической радиации и микрометеорных тел. Фото с сайта esa.int

«Мы привыкли разрабатывать и проектировать оборудование для экстремального климата здесь, на Земле, а сейчас пришло время эксплуатировать ресурсы местных, годных для использования материалов, – говорит специалист по моделированию в Foster + Partners Ксавье де Кестелье. – Наша лунная обитель будет создаваться в соответствии с этой логикой».

Британская компания Monolite разработала 3D-принтер D-Shape площадью шесть квадратных метров c сетью форсунок для печати каркаса. 3D-«распечатки» создаются слоями.

3D-принтер D-Shape, разработанный британской компанией Monolite. Фото с сайта esa.int

«В первую очередь мы должны были смешать моделируемый лунный материал с окисью магния. Это превращает его в «бумагу», которую мы используем для печати, – объясняет основатель Monolite Энрико Дини. – Для наших структурных «чернил» мы используем связующую соль, которая преобразовывает материал в сухое твердое вещество. Наш принтер строит печатный слой со скоростью приблизительно два квадратных метра в час, но мы рассчитываем, что наш новый принтер будет печатать со скоростью три с половиной квадратных метра в час. Это означает, что все здание будет напечатано за неделю».

Итальянская фирма космического исследования Alta SpA работала в сотрудничестве с Пизанским техническим университетом Святой Анны над адаптацией методов 3D-печати к миссии на Луну и обеспечением системы контроля над качеством процесса. Также ученые работали над техникой печати в вакууме.

Концепт куполообразной станции на Луне, разработанный Foster + Partners. Фото с сайта esa.int

«Процесс основан на применении жидкостей, но, конечно, незащищенные жидкости закипают в вакууме, – говорит Джованни Чезаретти из Alta. – Поэтому мы вставили форсунки 3D-принтера под слой реголита. Мы обнаружили, что маленькие двухмиллиметровые капельки удерживаются капиллярными силами в почве, что означает, что процесс печати действительно может работать в вакууме».

Моделируемый лунный реголит производится для научного тестирования специализированными компаниями, как правило, в килограммах. Но команда потребовала для своей работы много тонн.

«Мы обнаружили европейский источник моделируемого лунного реголита, – говорит Энрико. – Базальтовая скала одного вулкана в Центральной Италии, оказывается, на 99,8% имеет сходство с лунной почвой. Мы сделали это обнаружение в ходе одной из исследовательских кампаний ЕКА. После подтверждения фундаментальной концепции мы собрали команду талантливых ученых для последующей работы».

Такие факторы, как обращение с лунной пылью (ее опасно вдыхать), и другие подобные аспекты потребуют дальнейшего исследования. Работы по 3D-печати лучше всего производить при температуре в пределах от +15 до +25 градусов Цельсия, но температура на поверхности Луны очень быстро меняется днем и ночью, причем эти перепады критические. Для потенциальной станции лучше всего подходят полюса, где диапазон перепада температур самый умеренный.