Во многих проектах по освоению Луны и Марса говорится о том, что на планетах будут построены здания (а то и целые комплексы), но никто особо не уточняет, а из чего будут сделаны стены? Ведь привезти с Земли все стройматериалы не получится. Специалисты из политехнического института Виржинии (Virginia Tech) нашли ответ на этот вопрос.
Образцам можно придать любую форму (фото и иллюстрация Kathryn Logan/Virginia Tech).
Идейным вдохновителем этого проекта стала профессор Кэтрин Логан (Kathryn Logan), которая разрабатывала новую танковую броню.
Логан смешивала алюминиевую пудру и керамические материалы, которые в ходе реакции в специально созданной форме сплавлялись в цельный слиток. "Позже я предположила, что подобный опыт можно использовать для создания конструкционных материалов для Луны", — рассказывает Кэтрин в пресс-релизе института.
Первоначальный поджиг смеси осуществляется пропусканием тока через пару алюминиевых проводков, идущих к образцу. В ходе дальнейшей, самостоятельно протекающей реакции образуется кирпич. При длительном нагреве он увеличивается в объёме и трескается (вероятно, из-за выделения летучих соединений). Внизу: лунное жилище может быть построено по тому же принципу, что и средневековые арки (фото и иллюстрации Kathryn Logan/Virginia Tech).
Конечно же, реголита (лунного грунта) у научной группы под руководством Эрика Файерсона (Eric Faierson) не было, поэтому в качестве замены учёные использовали вулканический пепел, перемешанный с различными минералами и базальтом.
В ходе эксперимента искусственный реголит и алюминиевая пудра были смешаны и помещены в тигель. Нагревание смеси до 1500 °С привело к началу экзотермической реакции самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). В результате получились монолитные блоки (13 x 6,5 x 2,5 сантиметра, весом 57 граммов), необходимые для строительства жилища по типу иглу. Отдельные его составляющие не надо скреплять цементом или гвоздями.
"Лунные кирпичи" студенты исследовали на твёрдость и выяснили, что по стойкости к внешнему воздействию образцы почти не отличаются от бетона (один квадратный сантиметр поверхности выдерживает нагрузку в тысячу килограммов).
Кирпич, сделанный специально для "лунного иглу" (фотографии Kathryn Logan/Virginia Tech).
Получается, что по данному параметру материал должен выдержать влияние среды, в которой гравитация значительно ниже, чем на Земле. В ближайшее время учёные планируют исследовать кирпичи на стойкость к солнечной радиации и изучить возможность использования их в качестве строительных материалов на Луне.
"Теоретически возможно создавать и более крупные образцы, но тогда увеличивается вероятность образования трещин", — говорит Фэйерсон. Что, однако, не отменяет возможности использования таких крупногабаритных блоков для создания посадочных площадок, дорог и защитных сооружений.
Группа Эрика пока ещё не пыталась построить из созданных кирпичей полноценное здание (впрочем, и лунные роботы пока не смогли накопать достаточно реголита для будущих кирпичей).
Конкретный проект поселения на Луне тоже не существует, но будет ли это деревня роботов или полноценное людское поселение — неважно. Главное, что технология создания кирпичей уже есть.
Кстати, кроме непосредственного применения полученных блоков в качестве строительного материала новую технологию можно использовать как источник энергии, так как во время реакции СВС выделяется много тепла, которое можно переводить в электричество.
Но если именно она понравится космическим агентствам, то в будущем космонавты, прилунившись, на месте смогут создавать блоки, используя лунный грунт, привезённый алюминий и электричество от солнечных батарей. Кирпичи сплавляются в считанные минуты, что значительно сократит затраты времени на строительство.