NASA представила проект напечатанного на 3D-принтере аванпоста на Луне для миссии Artemis

LINA — первый шаг к колонизации Луны

Местом для возведения аванпоста станет окраина кратера Шеклтона, который расположен на южном полюсе Луны. Оно выбрано неспроста — здесь наблюдается практически неиссякаемый световой поток, который сможет обеспечить людей необходимой солнечной энергией. Воду планируется добывать из затененных кратерных областей, в которых образуется лед из-за невозможности проникновения света.

Согласно проекту, возведенная конструкция будет служить астронавтам поддержкой в лунных миссиях. Она станет местом для долгосрочного проживания людей и стартовой площадкой для отправления на другие планеты. На базе будет предусмотрено место для размещения космического корабля для выполнения исследований, телекоммуникационных сооружений. Для расположения людей аванпост оборудуют жилыми модулями.

Ультратонкая оболочка LINA поддерживает защитную толщу реголита толщиной 2,7 метра, в результате чего получается легкая, оптимизированная по массе конструкция, защищающая от смертоносного космического излучения

LINA рассчитана на укрытие корабля для космических исследований, телекоммуникационных устройств и жилых модулей. Ультратонкая оболочка LINA поддерживает защитную толщу реголита толщиной 2,7 метра, в результате чего получается легкая, оптимизированная по массе конструкция, защищающая от смертоносного космического излучения.

Структурный проект состоит из трех отдельно стоящих блоков с общим внутренним двором и фотоэлектрическим деревом для аккумулирования световой энергии. Габариты каждого модуля составят 75м2, а размеры центральной площадки — 90 м2. При этом высота печатного сооружения будет составлять 5м, длина и ширина — 9,4 и 8 м соответственно.

Особенности строительства LINA

База Lunar Infrastructure Asset будет возведена с помощью 3D-печати автономными роботизированными системами. Объект создадут с помощью напечатанных конструкций — полукруглых арок. Несмотря на минимальный объем используемого материала при печати, они будут выдерживать максимальные сжимающие нагрузки. Арки планируют покрыть толстой оболочкой лунного реголита (грунта) — 2,7 метра. Такие меры необходимы, чтобы защитить людей от повышенной радиации, мелких метеоритов, сейсмоактивности на Луне, температурных скачков и других неблагоприятных факторов.

Для строительства LINA планируется использовать высокоэффективную смесь, состоящую из лунного реголита и полимерного связующего, добытого с Земли. Для минимизации веса полимера, доставляемого с земной поверхности, ученые изучили различные конфигурации оболочек, приняв параболическое сечение для сохранения нагрузки на сжатие. По результатам экспериментов специалисты сделали вывод, что оптимальное соотношение между массой и несущей способностью удастся достигнуть за счет использования тонких оболочек с ребром жесткости, расположенным по диагонали.

LINA рассчитана на укрытие корабля для космических исследований, телекоммуникационных устройств и жилых модулей

В отличие от работы обычных принтеров, которые печатают каждый слой параллельно земле, аванпост планируется напечатать под углом в 60 градусов — это позволит создать непрерывную сводчатую крышу. Предварительно подготовленная берма из реголита будет выполнять опцию наклонной печатной основы, чтобы поддержать начальные слои.  Для предотвращения деформации материала при остывании и улучшения его адгезии с печатным реголитовым слоем в берму планируется вставить многоразовые подхваты. После приобретения крышей формы за печатающим экструдером запустят мобильный экскаватор для покрытия аванпоста защитным составом. Конструкция будет отличаться изяществом, округлыми формами для лучшей интеграции в ландшафт Луны.

Технологии и материалы для печати

Для строительства аванпоста специалисты AI SpaceFactory продвигают разработку специальной системы трехмерной печати в экстремальных условиях космоса. Она способна работать в полном отсутствии кислорода в широком температурном диапазоне: от +70 до -170 градусов. В партнерстве с NASA по такой печатной системе уже создан первый прототип. Его тестируют в Космическом центре Кеннеди в специальной камере, в которой имитированы все условия южного полюса Луны.

Для производства арок конструкции AI SpaceFactory создал специальный полимерный композитный материал. С его помощью возможно возвести сооружение со стойкой и долговечной структурой для поддержки длительного и комфортабельного проживания людей на Луне. Специалисты AI SpaceFactory изготовили материал для трехмерной печати в космосе из лунного стимулятора ВР-1. Его синтезировали в Лаборатории гранулярной механики с реголитом NASA. В дальнейшем он прошел статические тестирования на выдавливание в условиях вакуума.

Вперед в будущее — о долгосрочных планах

Будущее связано с расширением «горизонтов» — планированием ведения исследовательской деятельности на отдаленных планетах, которые находятся дальше Луны. Разработчики аванпоста LINA считают, что база впоследствии станет технологическим и архитектурным подспорьем для освоения новых территорий. Долговечность конструкции в полвека наряду с ее функциональностью поможет справиться с этими задачами. «Благодаря большим габаритам аванпоста в нем возможно размещение герметичного пилотируемого ровера, например, Space Exploration Vehicle, установок для телекоммуникации, жилых модулей», — прокомментировали специалисты команды.

Основная функция LINA заключается в защите астронавтов и критически важных активов миссии от опасностей, таких как воздействие галактического космического излучения, солнечные частицы, лунотрясения и удары микрометеоритов

Аддитивные технологии скоро шагнут далеко за пределы земного шара — 3D-печать станет основой для создания инфраструктуры для исследования Луны и различных планет солнечной системы. Благодаря ей будет возможно защитить космонавтов от агрессивных воздействий и условий жилыми модулями, обеспечить посадочными площадками, инструментом и запасными частями.

Если все пойдет по плану, в течение нескольких лет будет запущено строительство базы на Луне на «Пике вечного света». Время покажет, удастся ли компании AI SpaceFactory совместно с NASA реализовать представленный проект. Однако уже есть все предпосылки к успеху. К тому же, в мире есть и другие компании, которые интересуются применением 3D-технологий для колонизации Луны.