Сотрудники лаборатории геохимии Луны и планет Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) проанализировали применение методов лазерного спекания и плавления лунного реголита для строительства на Луне.

Трёхмерная печать с использованием лунного реголита является наиболее перспективным подходом к потенциальному созданию лунной базы. Методы лазерного спекания и плавления отличаются более высоким потреблением энергии и невысокой скоростью печати по сравнению с методами солнечного и микроволнового спекания. Выполнен расчёт теоретической скорости строительства посадочной площадки методом лазерного спекания, а также проведено сравнение её с методом микроволнового спекания.

Технология лазерного спекания и плавления лунного грунта является перспективным направлением для лунного строительства, поскольку исключает необходимость транспортировки дополнительных связующих компонентов или материалов с Земли.

В работе проведён анализ влияния различных параметров (мощность лазера, скорость сканирования, шаг штриховки, толщина слоев и плотность лазерного луча) технологии лазерного плавления на свойства получаемых изделий из различных аналогов лунного грунта. Сравнительный анализ многочисленных экспериментов показал, что оптимизация этих параметров и эффективность эксперимента определяется прежде всего физическими и теплофизическими свойствами используемых материалов в качестве имитатора лунного грунта и требует разработки и использования аналогов лунного грунта, которые по химическому и минеральному составу, а также по физическим и теплофизическим свойствам наиболее точно имитируют оригинальный лунный грунт.

Прочность создаваемых деталей из аналогов лунного грунта зависит от гранулометрического состава, содержания аморфной фазы, материала используемой подложки и плотности лазерного потока, оптимальный диапазон которого находится в пределах 12—20 Дж/мм³. Исследования влияния основных факторов лунной экзосферы (высокий вакуум, микрогравитация, метеоритная бомбардировка, лунная пыль, экстремально низкие и высокие температуры) на технологию лазерного плавления подтверждают её потенциальное использование в суровых лунных условиях.

«Технология лазерного спекания позволяет осуществлять 3D-печать с точностью до десятков микрометров и создавать детали практически любой формы и сложности, но требует тщательного фракционирования лунного грунта и выделения мелкодисперсной фракции, и невыгодно отличается от технологий солнечного и микроволнового спекания невысокой скоростью печати и гораздо более высокими затратами энергии», — прокомментировал младший научный сотрудник лаборатории геохимии Луны и планет ГЕОХИ РАН Иван Агапкин.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства образования инауки Российской Федерации. Результаты опубликованы в журнале Acta Astronautica.

Источник: пресс-служба Минобрнауки России.