Образцы геополимеров из имитации лунного грунта не разрушились в условиях космоса, а некоторые стали прочнее
Исследователи из Университета Делавэра провели эксперимент с перспективными строительными материалами для колонизации спутника Земли. Образцы провели полгода снаружи МКС, находясь в условиях открытого космоса на низкой околоземной орбите. После возвращения на Землю выяснилось, что материалы не только сохранили свои свойства, но и в ряде случаев показали более высокую прочность по сравнению с контрольной группой, которая хранилась на Земле.
Результаты исследования крайне важны для будущих миссий, так как доставка стройматериалов с нашей планеты на Луну станет слишком дорогостоящей задачей. Ученые предлагают использовать местный ресурс — реголит, представляющий собой слой рыхлой пыли, покрывающий лунную поверхность.
«Реголит по сути представляет собой глинистый материал. Это один из самых распространенных материалов на Луне, что делает его интересным для строительства», — пояснил Норман Вагнер, профессор химической инженерии Университета Делавэра.
Лаборатория Вагнера специализируется на создании геополимеров — современных аналогов традиционного цемента. В отличие от привычных нам смесей, здесь связывание глинистых компонентов происходит за счет химических реакций без необходимости высокотемпературного обжига. Цель ученых — минимизировать количество сторонних добавок, чтобы не усложнять технологический процесс в экстремальных условиях.
Проверка в условиях вакуума и радиации
Для испытаний на прочность команда подготовила тонкие пластины из геополимеров, созданные на базе имитации лунного и марсианского грунта. Образцы отправили на орбиту в рамках миссии NASA MISSE-20. На протяжении шести месяцев материалы подвергались жесткому воздействию радиации, глубокого вакуума и резким перепадам температур.
Данные, опубликованные в журнале Advances in Space Research, подтверждают: геополимеры успешно прошли тест. Но для реализации полноценного строительства на Луне необходимо научиться стабильно производить такой материал на месте.
ИИ на службе строительства
В дополнительном исследовании, опубликованном в Acta Astronautica, группа Вагнера применила алгоритмы машинного обучения для решения задачи прогнозирования. Поскольку состав реголита может варьироваться в зависимости от локации, созданная модель помогает предсказать прочность итогового геополимера на основе параметров исходного грунта.
Также ученые изучили поведение смеси до момента затвердевания. Была определена критическая точка гелеобразования — момент, когда смесь начинает переходить в твердое состояние. Выяснилось, что интенсивность перемешивания до наступления этой стадии не влияет на конечные характеристики материала, что значительно упрощает задачу по возведению конструкций в автоматизированных системах.
