Застройка Луны куполами из 3D принтера

Так будет выглядеть база на Луне, созданная с помощью 3D-печати. Фотография: ESA

Постройку базы для человека на Луне можно значительно облегчить, если использовать для нее лунный грунт, а модель структуры создать с помощью 3D-принтера. Именно над таким проектом работает Европейское космическое агентство (ESA) в сотрудничестве с известным архитектором Норманом Фостером.

Колонизация Луны человеком — уже давно не утопичная фантазия, а перспективная цель. Базу на Луне люди хотят строить не «для галочки» — она может принести ощутимую пользу. Луна обладает и разнообразными полезными ископаемыми, в том числе и ценными для промышленности металлами: железом, алюминием, титаном. В поверхностном слое грунта (реголите) накоплен редкий на Земле изотоп гелий-3, который может использоваться в качестве топлива для перспективных термоядерных реакторов. Глубокий вакуум и наличие дешёвой солнечной энергии открывают новые горизонты для электроники, литейного производства, металлообработки и материаловедения. Луна, благодаря своим впечатляющим ландшафтам и экзотичности, была бы привлекательным объектом для туристов.

Поэтому ESA экспериментирует с различными подходами, которые могли бы позволить развернуть строительство на спутнике нашей планеты в будущем. На данном этапе с помощью промышленных компаний ESA разрабатывает проект лунной 3D-базы из космического грунта.

«На Земле с помощью 3D-печати уже создают полноценные структуры. Наши коллеги-промышленники попытались понять, можно ли аналогичным образом построить безопасную среду для обитания человека на Луне», — пояснил Лоран Помбажан, возглавляющий проект со стороны ESA.



Компания Foster + Partners, во главе которой стоит известный архитектор Норман Фостер, создатель известного лондонского небоскреба «огурец» и других зданий, предложила в качестве несущей конструкции навесные «купола». Специальная структура их стен защитит обитателей от микрометеоритов и космического излучения. Жить астронавты будут внутри купола, в надувном «коконе». Полая структура, по строению напоминающая кости птиц, должна стать неплохим компромиссом прочности и легкости. Модель базы рассчитана на 3D-печать из полуторатонного бруска лунной почвы.



3D-печать потенциально может обеспечить постройку лунного поселения без массовых поставок материалов с Земли. Новые возможности, которые эта идея открывает, могут быть приняты во внимание международными космическими агентствами в контексте их собственных проектов исследования Луны», — добавил Скотт Ховланд, занимающийся в ESA пилотируемыми полетами.

На Земле мы уже приспособились к строительству в экстремальных условиях и научились использовать преимущества конкретной среды, ориентируясь на местные природные материалы. Той же логикой мы руководствуемся и в лунном проекте», — поясняет Ксавье де Кестелье из Foster + Partners.



3D-принтер для строительства лунной базы

Принтер D-Shape, на котором печатают базу, снабжен блоком сопел на шестиметровой рамке, которые распыляют клейкий раствор на строительный материал с консистенцией песка. 3D-отпечатки делаются послойно. Сейчас компания Monolite использует его на искусственных коралловых рифах для создания защиты от разрушения мощными морскими волнами.



Образец структуры созданный на 3D принтере

Сначала мы смешали наш модельный лунный грунт с оксидом магния. Так получилась «бумага», на которой мы можем печатать. Затем мы применяем наши «чернила» — особый соляной раствор, который скрепляет «бумагу» в твердую структуру. Сейчас наш принтер печатает примерно со скоростью два метра в час, однако принтер следующего поколения уже достигнет скорости в 3,5 метра в час — так все здание можно закончить за неделю», — поясняет основатель компании Monolite Энрико Дини.

Адаптацией «земного» принтера к космическим работам занималась итальянская космическая компания Alta SpA в сотрудничестве с техническим университетом Scuola Superiore Sant'Anna в Пизе. Особенно учитывались особенности работы в вакууме: ведь в этих условиях жидкость мгновенно закипит.



Образец структуры созданный на 3D принтере

Чтобы избежать этого, мы помещаем сопла под слой реголита. Мы обнаружили, что 2-миллиметровые капельки успешно удерживаются в нем капиллярными силами, поэтому процесс печати может проходить в вакууме», — пояснил Джованни Чезаретти, сотрудник Alta.

Интересным побочным результатом работы стало открытие источника «лунного» грунта в Европе. Вообще реголит производится и продается специализированными компаниями в килограммовых количествах, но для этого проекта его нужны тонны.



Решение нашлось в Апеннинах. Базальтовая скальная порода спящего вулкана в центральной Италии оказалась на 99,8% идентична лунному грунту.



Демонстрация прочности конструкции напечатанной 3D принтером. Фото с сайта USC Университета Южной Калифорнии

Сейчас завершена проверка обоснованности самой концепции, дальнейшая работа еще впереди. Предстоит учесть и другие угрозы: опасную для вдыхания людьми лунную пыль, температурные особенности Луны. 3D-печати хорошо «живется» при комнатной температуре, однако из-за отсутствия атмосферы на Луне разница ночной и дневной температур очень велика. Более «мягким» климатом отличаются лишь полюса.


Система Contour Crafting, разработанная исследователями из университета Южной Калифорнии, которая может «напечатать» двухэтажный жилой дом не более, чем за 20 часов времени.

Источник