Отправка материалов в космос стоит дорого, поэтому чем больше астронавты смогут сделать на месте, тем лучше. Инженеры из Университета штата Вашингтон продемонстрировали, как измельченную марсианскую породу можно смешать с титановым сплавом для изготовления строительных материалов, пригодных для 3D-печати.
Для первых астронавтов, которые проведут много времени на Луне или Марсе, это не вариант просто прятаться в цехах, когда вам нужны строительные материалы или инструменты. Большую часть этих материалов нужно будет отправить с Земли за большие деньги. В идеале астронавты смогут использовать окружающие их ресурсы, даже если это в основном просто камни и грязь.
С этой целью ученые экспериментировали со способами создания жилья, строительных материалов, инструментов, деталей и других вещей непосредственно из реголита — каменистой «почвы», покрывающей лунную и марсианскую поверхности. Это может включать создание желаемых форм с использованием 3D-принтеров, мощных лазеров или концентрированного солнечного света, чтобы расплавить материал или спрессовать его в кирпичи.
Для нового исследования, ученые Университета штата Вашингтон проверили, как марсианская пыль будет работать при смешивании с титановым сплавом, который часто используется в космических исследованиях, потому что он прочный, легкий и термостойкий. Поскольку они, очевидно, не могут заполучить настоящую вещь, они использовали искусственное вещество, созданное для имитации реголита Красной планеты.
Мощный лазер нагревал смешанные материалы до температуры более 2000°C, чтобы расплавить их. Затем команда превратила эту расплавленную жидкость в компоненты разной формы и размера, после чего охладила ее в своего рода керамический материал. После того, как он остыл, они проверили его прочность и долговечность.
Команда добавила в смесь различное количество реголита — 5, 10 и 100% по весу — и обнаружила, что полученные материалы работают по-разному. Удивительно, но 5% оказалось оптимальным количеством, так как материал охлаждался без трещин и пузырей, и было обнаружено, что он работает лучше, чем один только титановый сплав, обладая более чем вдвое большей твердостью.
Материал, состоящий из 100% реголита, трескался при остывании и быстрее всего изнашивался в испытаниях на прочность, а значит, не годился в качестве строительного материала. Но команда говорит, что он все еще может функционировать как покрытие против радиации.
Конечно, есть еще много возможностей для улучшения, но команда говорит, что это доказательство концепции показывает, что идея может работать. Дальнейшая доработка может быть сделана путем экспериментов с различными материалами и техниками.
«Это доказывает, что это возможно, и, может быть, нам следует думать в этом направлении, потому что речь идет не только о производстве хлипких пластиковых деталей, но и о прочных металлокерамических композитных деталях, которые можно использовать для любых конструкционных частей», — сказал Амит Бандйопадхьяй (Amit Bandyopadhyay), соответствующий автор исследования.
Исследование было опубликовано в журнале International Journal of Applied Ceramic Technology. Команда описывает работу в видео ниже.
Источник: Washington State University.
