Лазеры и линзы могут быть использованы для строительства дорог на Луне
Луна — не самое гостеприимное место. Лунный реголит — грунт Луны — представляет собой пыльное скопление острых, абразивных и, возможно, токсичных частиц, которые могут прилипать к скафандрам, повреждать оборудование и даже вызвали у одного из астронавтов “Аполлона” аллергическую реакцию на него. Харрисон Шмитт из “Аполлона-17” назвал это лунной сенной лихорадкой. Астронавтам было бы проще работать и приземляться в местах, где реголит представляет собой сплошную плиту, и, возможно, ученые нашли способ сделать это.
Исследовательская группа под руководством Джинеса Паломареса, Миранды Фатери и Йенса Гюнстера использовала углекислотный лазер, чтобы выяснить, можно ли переплавить лунный реголит в нечто более безопасное и прочное. При этом использовался не настоящий лунный грунт, а его имитация, созданная Европейским космическим агентством.
“Отличительной особенностью данного исследования является использование энергетического луча с максимальным диаметром 100 мм и максимальной выходной мощностью 12 кВт, что представляет собой новый подход, не применявшийся в предыдущих исследованиях“, — сообщили авторы.
Команда поняла, что одного прохода лазера достаточно для создания толстой плиты, но многократные проходы могут привести к образованию трещин в материале. Поэтому они использовали 45-миллиметровый лазер для создания округлых “треугольных” плиток, которые можно объединить в поверхность, подобную дороге или стартовой площадке.
“Исследования показали, что относительно толстый слой лунного реголита (около 25 миллиметров) может быть расплавлен одним проходом луча. Однако при попытке провести несколько перекрывающихся траекторий наблюдалось существенное ограничение, приводящее к появлению трещин в материале. Тем не менее эта проблема привела к разработке взаимосвязанных элементов, исключающих наложение друг на друга, для укладки больших площадей на Луне“, — пояснили исследователи.
Исследование требует дальнейшей работы, но команда рассмотрела, что потребуется для того, чтобы сделать это на Луне в ближайшем будущем. Наиболее практичным решением было бы использование линзы и концентрированного солнечного света в виде плотного луча на реголите.
Если вы когда-нибудь использовали увеличительное стекло и свет, чтобы превратить лист бумаги в старую карту или свиток, подпалив его края, то вы знаете, как это делается. Вы устанавливаете линзу на нужном расстоянии, солнечный свет коллимируется и плавит объект. Команда считает, что линзы площадью 2,37 кв. м будет достаточно для выполнения работы лазера. Если бы он был круглым, это означало бы, что радиус линзы составляет 87 см.
В отличие от лазеров или зеркал, линзовый подход имеет преимущества с точки зрения энергопотребления, охлаждения и инфраструктуры. Так что, возможно, в скором времени на Луне можно будет установить большое увеличительное стекло, чтобы буквально проложить путь для астронавтов.
Исследование опубликовано в журнале .
