Жизнь на Луне пока выглядит научной фантастикой, но американские лаборатории и агентства уже всерьёз работают над созданием лунных баз. Главная проблема - экстремальные температуры: днём на Луне около 127 градусов тепла, а ночью столбик термометра падает до минус 173. Кроме того, ресурсы ограничены, а долгие миссии неизбежно оставляют после себя мусор. Решение этих задач предложили исследователи Александр Вэй и Джейкоб Стэйкер из Университета Пердью (США). Они разрабатывают аэрогели - сверхлёгкие пористые материалы, которые на 99% состоят из пустоты и поэтому почти не проводят тепло. На Земле такие материалы используют для изоляции космических аппаратов, зданий и электромобилей.

Учёные предлагают делать аэрогели из целлюлозы - природного волокна, которое можно получить из бумажных или картонных отходов, - и имитатора лунного грунта (реголита). Реголит - это смесь минералов, по составу близкая к настоящей лунной пыли. Результаты работы опубликованы в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

Сначала компоненты вместе с водой измельчают в шаровой мельнице с тяжёлыми керамическими шарами. При этом минералы помогают разбить целлюлозу на тончайшие нити диаметром меньше микрона. Такие волокна, называемые нанофибриллированной целлюлозой, увеличивают площадь поверхности и прочность будущего аэрогеля, чтобы он не крошился. Затем смесь замораживают и сушат. Сейчас финальную стадию проводят с помощью сверхкритической сушки - промышленного метода, при котором материал не сжимается. Однако этот способ требует много энергии и углекислого газа, которого на Луне нет. Поэтому авторы изучают лиофилизацию, или сублимационную сушку: смесь замораживают и помещают в вакуум, где лёд превращается в пар, минуя жидкую стадию. По словам Вэя, на Луне для этого есть естественный вакуум и ночной холод, а воду можно улавливать и использовать повторно.

Исследователи изготовили аэрогели с разным соотношением реголита и целлюлозы. Оказалось, что чем меньше целлюлозы, тем лучше теплоизоляция и ниже плотность. Но с ростом содержания целлюлозы улучшается прочность. Таким образом, приходится искать компромисс между изоляцией и механической стойкостью. Цель - подобрать состав, который при минимальных ресурсах даст достаточно тепла и прочности.

Авторы подчёркивают: их работа - лабораторные испытания, а не готовый рецепт для строительства. Впереди ещё проверка технологии в реальных лунных условиях.

Источник: Phys.org