5519 24

Лунную базу распечатают на принтере

Сегодня лунная база - это довольно актуальная тема среди ученых. Колонизация луны даст множество преимуществ. Во-первых, это более удобный способ исследования луны. Во-вторых, Луна - удобное место для размещения телескопа, а построить его без участия человека если и возможно, то гораздо дороже и дольше.

Если предположить, что в ближайшее время будет освоена мирная термоядерная реакция, то Луна - это колоссальный запас термоядерного топлива - Гелия-3, который доставить со спутника значительно дешевле, чем найти на Земле, а количество превышает в тысячи раз.

Так же Луна - это сейсмически устойчивая местность, на которой нет воды и практически невозможен огонь. По этому там гораздо безопаснее разместить научные установки и вычислительные мощности, однако для их обслуживания все еще необходим человек.

По указанным выше причинам было создано множество проектов по колонизации луны, как энтузиастами, так и такими крупными организациями, такими как NASA и ESA. NASA свой проект подготовили еще два года назад. Проект ESA был опубликован на прошлой неделе. Расскажем о них поподробнее.

Напечатайте мне дом!

Все предыдущие проекты предполагали доставку материалов с Земли. Это было сложно и дорого и не позволяло построить базу в ближайшие десятилетия. ESA нашли более простой и дешевый способ: привлечение в работу 3D принтеров, которые смогут возводить базу из материалов, находящихся в грунте. Сейчас во многих европейских лабораториях во всю тестируются принтеры в разных условиях и на разных материалах.

На данный момент идет разработка наиболее оптимальной конструкции, которая позволит удерживать внутри себя кислород под давлением, близким к земному и сохранять нужную температуру. Сложность заключается в том, что принтером проблемно возвести здание, похожее на земные сооружения, состоящие из отдельных частей, соединенных несущей конструкцией, так как принтер в основном предназначен для монолитной работы.

Предположительно, стены будут состоять из полых внутри ячеек и соединяться подобно соединению костей животных. Это позволит сэкономить материал и сделать конструкцию достаточно прочной для удержания давления. На Земле уже была напечатана такая стена, весом в 1,5 тонн из вещества, по составу схожего с лунным грунтом принтером в форме буквы "D".

Использование местного материала позволит существенно сэкономить на доставке его с Земли и делает возможным приступить к строительству уже сейчас.

3D-Принтер

3D печать выполняется послойно. Сегодня эта технология используется для изготовления скульптур и прочих изделий со сложной поверхностью и внутренним устройством. Недавно принтеры стали применять для "печати" искусственных водяных барьеров, используемых на пляжах.

Лунный грунт в основном состоит из оксида магния. Он и будет "бумагой" для печати. Само по себе это вещество не прочно и не сможет выдержать больших нагрузок. Скрепить его можно специальной солью, которая послужит в качестве чернил. Соли при этом потребуется совсем ничтожное количество и ее можно будет вполне доставить с Земли.

Скорость работы современных принтеров с таким материалом составляет примерно 2 метра в час. В лунной гравитации скорость опустится до 3.5 метров в час. Полноценную конструкцию, в которой смогли бы жить и работать люди при этом можно распечатать всего за неделю.

Принтер в вакууме

Любой принтер, включая трехмерный, так или иначе работает, используя жидкости. В вакууме большинство их них существовать не могут. Поэтому, наши принтеры к Луне не готовы. Эту проблему удалось решить путем уменьшения диаметра сосудов до 2 мм.

Другая проблема - для выдерживания давления жидкости потребуется более прочный материал, чем пластик. На Земле был применен реголит - редкое для нашей планеты вещество. Луна же из него практически состоит, поэтому производство самих принтеров будет значительно облегчено, если выполнять его непосредственно на Луне.

Для проверки, как будет вести себя принтер с лунным грунтом использовались материалы, добытые из вулкана центральной Италии. Химический анализ показал его идентичность с материалами, доставленными Аполлоном на 99,8%.

Сегодня все еще не решена проблема с лунной пылью, опасной для дыхания и температурными перепадами, которые будут разрушать структуру материала. Все это требует дальнейших тестов и изучения.

Другие проблемы

Человеку не достаточно надежного жилья и кислорода. На Земле есть много чего другого, чего нет на Луне и это необходимо воссоздать. Во-первых, Луна никак не защищена от ионизированных частиц - солнечного ветра. На Луне отсутствует защитный озоновый слой, предохраняющий земную жизнь от ультрафиолета, на Луне нет атмосферы, в которой сгорают метеориты...

Решением этих проблем было поставлено перед NASA в рамках программы "Созвездие". Сегодня, к сожалению, программа свернута, однако если ESA будут продолжать исследования и решатся на начало освоения Луны, то использованы будут именно эти технологии.

Старт

Для того, чтобы отправить на Луну человека нужен либо большой запас топлива, либо малый вес. Таким образом можно снизить перегрузки. Поэтому отправлять груз и людей в одной и той же ракете не логично. Программа "Созвездие" предполагала использование 2 ракет. Первая предназначена для груза. При ее разработке инженеры не заботились о перегрузках, максимально выигрывая на топливе. Другая ракета предназначена для людей. Она значительно легче и меньше грузовой и взлетает гораздо плавнее, расходуя такое же количество топлива.

Кроме того, большая часть катастроф происходит именно при старте. Если людей придется отправлять в космос массово, то нужно предусмотреть дополнительные системы безопасности. Если вдруг что-то пошло не так, ракеты, предназначенные для программы "Созвездие" будут оборудованы возвратным механизмом, который приводится в действие астронавтами. Дополнительный ускоритель поднимет капсулу с людьми в стратосферу, после отделится от нее и будет выполнена посадка с использованием парашютов.

После выхода на орбиту дополнительный ускоритель отделяется за ненадобностью. Оставаясь на орбите астронавты ожидают запуска грузовой ракеты. После происходит стыковка двух аппаратов и раскрытие солнечных панелей. Теперь все готово к дороге на Луну.

Посадка

Следующий этап - посадка на Луну. В миссиях Аполлона выбирались экваториальные зоны по причине доступности. Аппарат садился Лунным утром, выполнял работу и взлетал до наступления лунной ночи. Продолжительность дня на Луне - около 2 недель. Для астронавтов Аполлона этого было достаточно, но для колонии - нет. Ночью станет слишком холодно (около -150 C), а абсолютная тьма не позволит работать солнечным батареям. Нужен альтернативный источник питания... Экватор - не место для колонии. Зато для нее идеально подойдет кратер, расположенный точно на южном полюсе.

В этом кратере день вечен, а его глубина вдвое превышает глубину Великого Каньона. Перед посадкой кратер будет исследован спутником LRO. Посадка будет произведена по построенным им 3D картам поверхности. Посадка будет выполнена с помощью посадочного модуля, включающего в себя все необходимое для нормальной жизни астронавтов в течение 2 недель.

Скафандры

Скафандры аполлона никак не подходят для колонии. Аполлон все время работал в одних и тех же условиях. У колонистов же будут температурные изменения. Поэтому скафандр должен не только подавать воздух, но и обогревать в тени и охлаждать на Солнце.

Кроме того, скафандры Аполлона были неудобные и тяжелые. Для долговременного пребывания нужна более совершенная технология. Скафандры нового поколения уже активно тестируются на Земле.

Лунная база

Согласно программе "Созвездие" для жизни астронавтов будут разработаны конструкции, состоящие из внутреннего металлического ядра, включающего в себя нужное оборудование и электронику и внешней оболочки, сделанной из сверхпрочной, способной удерживать воздух ткани.

После приземления будет подан воздух из ядра, где он до этого находился в сжатом состоянии. В результате за несколько часов оболочка примет нужный размер для жизни и работы. Таких модулей будет два - один - для сна, приема пищи и досуга, второй - для исследований. Входы будут защищены электромагнитными фильтрами, освобождающими скафандры от лунной пыли.

Солнечный ветер и радиация

По мере пребывания астронавтов на Луне аванпост будет покрыт дополнительным защитным слоем, защищающим их от ультрафиолетового излучения, однако периодически активность Солнца будет повышаться, выбрасывая потоки заряженных частиц. Чтобы защититься от них в одном из модулей будут сделаны двойные стенки, заполненные водой. После получения сообщения о приближающейся вспышке астронавты войдут в это помещения и переждут ее, оставаясь там несколько часов.

Кислород

Первоначально кислород будет привозиться с Земли в сжатом виде, но рано или поздно потребуется свой собственный источник. В процессе выполнения программы Аполлон было обнаружено, что в состав минералов, находящихся в лунном грунте входит вода, которую можно извлечь при температуре, близкой к 700 градусам. Сейчас на Земле уже проходит испытания установка, которая способна в конечном итоге получать из лунной пыли воду или кислород в зависимости от настроек. Поставка грунта к установке будет осуществляться автоматизированными роботами. После этого кислород и вода будут доставляться на базу.

Наибольшее количество воды и кислорода можно извлечь с узких, не согреваемых Солнцем кратеров. Температура там ниже, чем сможет пережить человек, однако роботы вполне смогут регулярно доставлять от туда ресурсы.

Транспорт

Для перемещений на большие расстояния и выхода за пределы своего кратера людям понадобится проходимый и вместительный транспорт. Однако в процессе длительного путешествия могут появиться проблемы, поэтому вездеход должен включать минимальный комплект условий, позволяющих астронавтам продержаться до прибытия поддержки.

Вездеход будет представлять собой платформу на шести независимых шасси. Каждое имеет собственный двигатель и может перемещаться в любом направлении. Передние пары колес вращаются на 180 градусов, чтобы вернуть вездеход на колеса в случае опрокидывания на бок. На платформе - герметичная капсула, где астронавты смогут находиться без скафандров. Специальный выступ на лобовом стекле позволит одному из астронавтов посмотреть под колеса машине.

Перспективы развития

По мере улучшения условий на Луну будут отправляться все больше и больше людей. Сначала это будут лишь ученые. После на Луну отправятся туристы, бизнесмены, рабочие... База будет расти. На ней будут появляться другие посадочные площадки, строится огромные оранжереи, вырабатывающие еду и воздух, возводиться отели. Люди выйдут за пределы своего кратера. На Луне будут строиться города, они будут объединяться в страны. Спустя 200-300 лет Луна станет одним большим городом, когда-то начавшимся с одного посадочного модуля...

(Добавил: Virous)

Поддержи AstroNews           Читайте AstroNews в Яндекс.Дзен