Лунная пыль и переработанный пластик: как строить базы на спутнике Земли

Экономика замкнутого цикла выходит за пределы Земли. Группа инженеров из Университета Конкордия (Канада) доказала, что лунный грунт в сочетании с переработанным пластиком подходит для изготовления деталей на 3D-принтере прямо в космосе. Это избавит миссии от зависимости от дорогостоящих поставок с нашей планеты.

Результаты исследования опубликованы в журнале Composites Part B: Engineering. Авторы работы, Фаршад Малекпур и Мехди Ходжати, создали композит из симулятора лунного реголита и высокопрочного термопластика PEKK. Из этого состава удалось напечатать гаечный ключ и конструкции, способные поглощать энергию ударов.

Доставка одного килограмма груза на Луну обходится примерно в миллион долларов. Чтобы снизить расходы, будущие поселенцы должны максимально использовать местные ресурсы. Реголит — слой пыли и острых обломков породы на поверхности Луны — ученые рассматривают как основной бесплатный ингредиент для строительства.

Вторым компонентом стал полиэфиркетонкетон (PEKK). Этот полимер активно применяется в авиации и космонавтике, так как выдерживает экстремальные температуры и нагрузки. Инженеры использовали пластик, который уже выполнял вспомогательные функции в других конструкциях. Материал переработали трижды, при этом он не потерял структурную целостность и механические свойства.

Процесс производства состоит из нескольких этапов. Остатки пластика измельчили в порошок, высушили и смешали с имитацией лунной пыли. Полученную смесь превратили в нить (филамент) для 3D-печати.

В ходе тестов выяснилось, что частицы реголита распределяются в пластике равномерно. Пыль помогла решить техническую проблему: детали почти не давали усадки и меньше деформировались при термической обработке. Хотя полученный композит оказался более пористым и хрупким по сравнению с чистым пластиком, он сохранил термическую стабильность.

Ученые напечатали структуры, напоминающие губку. Такие элементы работают как амортизаторы: они деформируются под нагрузкой, защищая основные узлы аппаратов. Подобные детали могут пригодиться в механизмах посадочных модулей при контакте с лунной поверхностью. Успешная печать гаечного ключа подтвердила, что технологию можно использовать для оперативного изготовления инструментов и запчастей.

Исследование поддержал Совет по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады (NSERC). Несмотря на то что технология находится на ранней стадии, она открывает путь к эффективному использованию ресурсов в космосе. С возвращением человека на Луну умение перерабатывать материалы на месте станет таким же важным, как и сама технология полета.