Изобретательность и ресурсы Луны важны для лунной базы

Автор: Progress in Aerospace Sciences (2024). DOI: 10.1016/j.paerosci.2024.101045

Цель программы NASA Artemis по созданию человеческого присутствия на Луне Земли близка как никогда к тому, чтобы стать реальностью в течение следующих нескольких десятилетий. Но сегодняшние мечтатели с горящими глазами сталкиваются с суровой реальностью строительства постоянной базы на безвоздушном, пыльном, радиационно-обработанном камне в тысячах миль от дома. Насколько это может быть сложно?

Ответ, очевидно, очень трудный. Но при большом планировании и инновациях это не кажется невозможным.

В комплексном обзоре, подготовленном исследователями Concordia и опубликованном в журнале Progress in Aerospace Science, авторы анализируют множество очень серьезных проблем лунного производства и строительства, необходимых для создания устойчивого долгосрочного лунного присутствия. Но они также предлагают решения, которые могут их преодолеть.

«Важнейший шаг — иметь возможность производить все необходимое на месте», — говорит Мохаммад Азами, кандидат наук в Лаборатории аэрокосмической робототехники (CUARL) Университета Конкордия. «Мы должны создать инфраструктуру, необходимую для производства основных инструментов, структур и систем для проживания на Луне».

Исследователи говорят, что для этого потребуется тесное использование трех важнейших технологий: 3D-печати, робототехники и искусственного интеллекта (ИИ).

Первоначальные решения для первоначальных проблем

«Эти три технологии, работающие вместе, обеспечивают универсальность», — говорит соавтор Кшиштоф Сконечны, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники в Институте аэрокосмического дизайна и инноваций Конкордия.

«Они позволяют нам адаптивно и гибко реагировать на возникающие проблемы. Мы не можем предвидеть все заранее».

Небольшой 3D-принтер сможет производить специализированные детали и конструкции, необходимые для строительства, обслуживания и ремонта лунной инфраструктуры. Учитывая уникальную среду, в которой они будут использоваться, Сконечны говорит, что многие из инструментов будут столь же уникальными.

«Для всего, что нужно построить, это, вероятно, будет первый раз», — говорит он. «Это придется делать либо на основе данных от астронавтов на месте, либо от специалистов на Земле, которые могут передавать проекты и заставлять машины производить их, пока космонавты спят».

Обещание лунной пыли

На Луне также имеется важнейший природный ресурс, который может сократить общую полезную нагрузку запускаемых с Земли миссий по доставке грузов: лунный реголит, представляющий собой слой мелкой, но очень абразивной пыли, покрывающий поверхность Луны.

Исследования Азами в CUARL и Центре композитных материалов Concordia (CONCOM), недавно опубликованные в журнале Progress in Additive Manufacturing, привели к успешным прорывам, которые могут иметь решающее значение для лунного производства и строительства: мобильный робот для 3D-печати, который использует композит из космического полимера, называемого полиэфирэфиркетоном, и имитатора лунной пыли для изготовления по запросу сложных геометрических форм.

Реголит имеет дополнительное преимущество, являясь эффективным барьером против солнечной радиации. Использование его в строительстве в качестве слоя радиационной изоляции уменьшило бы необходимость привозить аналогичные материалы с Земли.

«Долгосрочная задача — переход к использованию местных материалов в первую очередь не только в качестве наполнителя, но и в качестве основного ингредиента. Однако текущие решения для этого очень энергозатратны», — говорит Азами.

И США, и Китай заявили, что они намерены установить долгосрочное присутствие на Луне к середине следующего десятилетия. Сконечны говорит, что эти цели осуществимы для меньших и более коротких миссий, по типу полетов на Международную космическую станцию или в исследовательские центры Антарктиды.

Более длительное присутствие создаст еще больше проблем, особенно с учетом воздействия длительной продолжительности на биологию человека, а также юридических вопросов, связанных с территориальными правами на Луну.

«Это очень важные, масштабные задачи. Производство — это лишь часть очень большой головоломки», — говорит он.

Больше информации: Mohammad Azami et al, A comprehensive review of lunar-based manufacturing and construction, Progress in Aerospace Sciences (2024). DOI: 10.1016/j.paerosci.2024.101045
Mohammad Azami et al, Enhancing economical lunar-based manufacturing by incorporating lunar regolith into polyether–ether–ketone (PEEK): material development, additive manufacturing, and characterization, Progress in Additive Manufacturing (2025). DOI: 10.1007/s40964-024-00934-0

Источник: Concordia University