Постоянные постройки на Луне можно начать с того, что уже есть под ногами, - лунной пыли. Новое исследование Университета Арканзаса показало: чистый реголит (рыхлый материал, покрывающий поверхность Луны) можно напечатать на 3D-принтере в виде блоков, соединяющихся наподобие деталей LEGO. Если использовать такой материал для строительства, это сократит груз, который NASA придётся доставлять с Земли для будущих лунных поселений.

Работа опубликована в журнале npj Advanced Manufacturing. Первым автором стал Коул Маккаллум, на тот момент студент бакалавриата Университета Арканзаса. Старший автор - Вань Шоу, доцент кафедры машиностроения.

Исследователи применили разновидность 3D-печати - лазерное спекание порошкового слоя (laser powder bed fusion). Тонкий порошок распределяют по плоской платформе, затем мощный источник света, например лазер, сплавляет частицы в процессе, известном как спекание. Платформа опускается, наносится новый слой порошка, и создаётся следующий слой.

В отличие от земной почвы, лунный реголит не содержит органики. Он состоит из рыхлых частиц с неровными краями, образовавшихся за миллиарды лет под ударами астероидов, микрометеоритов и других космических обломков. В экспериментах использовали коммерческий имитатор лунного грунта Lunar Highlands Regolith Simulant (LHS-1), созданный для воспроизведения образцов, собранных в ходе миссий "Аполлон".

Другие исследователи добавляли в лунный реголит связующие вещества для 3D-печати. Но такие добавки пришлось бы везти с Земли. Группа из Арканзаса первой показала, что имитатор реголита можно спекать напрямую, без связующего, в перестраиваемые строительные блоки с помощью относительно маломощного источника света.

"Он ни с чем больше не связывается. Порошок реголита связывается сам с собой", - сказал Маккаллум.

Исследователи напечатали блоки шириной несколько сантиметров: одни в форме крестов, другие - в форме буквы H. Эти две характерные формы можно соединять как LEGO, строя более крупные конструкции. Однако объекты из чистого реголита более пористые и механически слабые, чем изделия, напечатанные со связующим.

"Эти структуры самонесущие, - отметил Маккаллум. - Но я бы поостерегся утверждать, что наш процесс уже сейчас можно использовать для чего-то, что несёт другие нагрузки".

По словам Шоу, нужны дополнительные исследования, чтобы понять, как процесс поведёт себя в условиях микрогравитации и вакуума. Кроме того, механические характеристики кирпичей следует оптимизировать для практического применения. Учёный оптимистичен: предложенный подход может стать эффективным способом создания компонентов и конструкций для постоянного поселения на Луне.

Источник: Phys.org