Международная группа исследователей проекта PAVER при Европейском космическом агентстве представила способ прокладывания дорог на Луне путём плавления реголита при помощи лазера.
НАСА запланировало на конец 2025 года запуск миссии Artemis III, в рамках которой впервые с 1970-х годов на Луну высадятся астронавты. На спутнике команда столкнётся с проблемой передвижения по лунному грунту из-за подъёма пыли, которая способна нанести ущерб технике и другому оборудованию.
Исследователи PAVER обстреляли лунный грунт лазерными лучами, чтобы создать взаимосвязанные элементы, подобные брусчатке, которые можно использовать для строительства мощёных дорог и посадочных площадок. Затвердевший расплавленный реголит достаточно прочен, чтобы выдержать вес ровера и других аппаратов. При передвижении по такой поверхности выброс пыли будет минимален.
Эта технология сыграет важную роль на первом этапе развития лунной инфраструктуры и базы, а со временем внесёт свой вклад во все стадии исследования Луны, пишет научная группа.
На Земле камни, стекло и другие материалы в почве постоянно подвергаются выветриванию под действием ветров, дождей, текущей воды, поэтому такие песчинки часто имеют гладкие края. Однако лунный реголит практически не выветривается из-за отсутствия ветра и жидкой воды.
Любой космический аппарат, который совершает посадку на Луну или движется по её поверхности, подвергается риску из-за поднимаемой пыли, поскольку реголит способен повредить чувствительные инструменты или изнашивать поверхности. Низкая гравитация на естественном спутнике Земли способствует продолжению перемещения пыли и дальнейшему проникновению в оборудование.
Учёные PAVER хотели разработать метод создания материалов для дорожного покрытия из ресурсов, которые присутствуют на Луне, поскольку доставка материалов с Земли затратна и неудобна.
Исследователи протестировали лазерные лучи разных размеров и мощности, чтобы найти тот, который будет производить наиболее прочный материал для дорожного покрытия. Опытным путём учёные установили наибольшую эффективность лазера, который имел луч диаметром 45 мм. Установка позволила расплавить имитацию реголита на элементы размером 250 мм и толщиной 15 мм, которые способны сцепляться друг с другом.
Расплавленный остывший реголит имел три слоя. Верхний слой представлял собой тип стекла, средний слой состоял из кристаллизованного материала — оба были расплавлены. Нижний тонкий слой материала был спечён, а не расплавлен. Он включал в себя пыль, слипшуюся в пористую массу.
Научная группа испытала прочность элементов покрытия. Максимальное давление на расплавленный реголит составило 216,29 мегапаскаля.
Научная работа «Laser melting manufacturing of large elements of lunar regolith simulant for paving on the Moon» опубликована 12 октября 2023 года в журнале Nature (DOI: 10.1038/s41598-023-42008-1).
