Jak vědci plánují postavit základnu na Měsíci?

Očekávejte hlavní zdroj zvýšené účinnosti mikrovlnného ohřevu.

NASAProgram Artemis NASA si klade za cíl zřídit lunární základnu jako součást iniciativy pro průzkum Měsíce s lidskou posádkou. Očekávání veřejnosti od této vesmírné základny se však mohou lišit od těch, která jsou zobrazena v populárních sci-fi filmech. Stavba měsíční základny vyžaduje širokou škálu stavebních materiálů, což znamená značné náklady na dopravu. Tyto materiály musí být vypuštěny ze Země pomocí raket.

Vzhledem k tomu, že doprava stavebních materiálů ze Země na Měsíc je nákladná a časově náročná, musí být k vytvoření lunární základny použity místní materiály. Jedním ze slibných způsobů, jak vybudovat měsíční základnu pomocí místních materiálů, je mikrovlnné žíhání, které ztvrdne měsíční půdu (půdu) pod její bod tání.

Aktivní výzkum procesu spékání měsíční půdy pomocí laserů, sluneční energie a mikrovln probíhá v současnosti po celém světě. Mezi těmito technologiemi je mikrovlnné slinování měsíční půdy významnou technologií vyvíjenou různými institucemi, včetně NASA a Evropské vesmírné agentury (Evropská kosmická agentura) a Korea Institute of Civil Engineering and Construction Technology (KICT, prezident Kim Byung-sook).

Výzkum mikrovlnného slinování

Výzkumný tým (Dr. Gangwon, Lee, Dr. Young-jae, Kim a Dr. Hyun-woo, Jin) vedený Dr. Hyo-sungem, Shinem z Oddělení výzkumu budoucnosti a inteligentních budov na Korea Institute of Technology v současné době provádí studii mikrovlnně tvarovaných měsíčních cihel napodobujících půdu. Tento výzkum využívá slinovací techniky podobné vypalování keramiky, zvýšením teploty k vytvoření pevných cihel.

Cihly vyrobené z materiálů napodobujících lunární regolit mají pevnost více než 20 MPa, což je obdoba betonu. Mikrovlnný ohřev závisí na dielektrických vlastnostech materiálu, takže je nutné podrobné studium dielektrických vlastností lunárního regolitu. V současné době není dostatek výzkumu, jak měsíční regolity reagují na mikrovlnný ohřev při různých teplotách.

Průzkum měsíčních materiálů

V rámci výzkumu mikrovlnného slinování výzkumný tým zkoumal dielektrické vlastnosti korejského lunárního simulantu (KLS-1) a ilmenitu (titanátu železa) při různých teplotách. Ilmenit je hojný minerál na Měsíci a je známo, že zvyšuje účinnost mikrovlnného ohřevu. Podrobné studie dielektrických vlastností ilmenitu a jeho chování při mikrovlnném ohřevu však nebyly provedeny.

Výsledky výzkumu ukazují, že simulace lunárního regolitu má vlastnost průhlednosti mikrovln; Což ztěžuje jejich zahřívání. Ilmenit (titanát železa) však silně interaguje s mikrovlnami díky své jedinečné krystalické struktuře, která umožňuje rychlé zahřátí na vysoké teploty. Kromě toho analýza krystalových struktur simulovaného lunárního regolitu a ilmenitu úspěšně odhalila hlavní faktory přispívající ke zvýšeným interakcím minerálů s mikrovlnami.

Použití místního zdroje, ilmenitu, jako topného prvku při konstrukci měsíční základny pomocí mikrovlnného slinování znamená efektivní a rychlou výrobu stavebního materiálu. Dr. Young Jae Kim z Korea Institute of Technology vyjádřil očekávání, že tento výzkum bude zásadním základem pro vývoj mikrovlnné technologie pro budoucí průzkum Měsíce a stavbu měsíční základny.

Odkaz: „Dielektrické vlastnosti korejských měsíčních simulací a ilmenitu závislé na teplotě: potenciál pro měsíční mikrovlnné zpracování“ od Youngjae Kim, Hyunwoo Jin, Jangjoin Lee, Byunghyun Ryu a Heo Sung Shin, 13. května 2024, Stavební a stavební materiály.
DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2024.136599

Tato studie byla realizována v rámci výzkumného programu KICT (Projekt č. 20230081-001, Vývoj environmentálního simulátoru a pokročilých stavebních technik na TRL6 v extrémních podmínkách; Projekt č. 20230144-001, Vesmírná architektura: Vývoj základní technologie na budování stanovišť na Měsíci) financované Ministerstvem vědy, informačních technologií a komunikací.