Архитектор Норман Фостер планирует напечатать лунную базу на 3D-принтере

3D-печать еще не стала обыденностью на Земле, но перспективная технология может пригодиться в космосе.

Европейское космическое агентство и Лондонская архитектурная фирма «Foster + Partners» приступили к изучению возможности строительства баз на Луне с помощью 3D-принтеров. О колонизации Луны заговорили задолго до того, как человек полетел в космос. Со временем человеческие поселения на Луне перестали казаться фантастикой. В ходе первой «лунной гонки» 1960-х годов две космические сверхдержавы – США и СССР – имели планы сооружения лунных баз, которые так и не были реализованы. В начале века нынешнего США объявили о начале второй «лунной гонки».

В NASA в 2010 году объявили о проекте в духе Джеймса Кэмерона, основанном на эффекте телеприсутствия. По планам разработчиков вместо людей на Луне должны будут работать роботы-аватары, управляемые специалистами, которые находятся на Земле. Но пока что данных о том, что США готовятся отправить на Луну телероботов, нет.

О своих планах на Луну заявил Китай. Но КНР пока что ограничилась запуском лунного спутника, хотя в будущем планируется и создание лунных баз.

Глава «Роскосмоса» Владимир Поповкин в ходе состоявшихся 29 января этого года «Королёвских чтений» заявил, что разработка лунной программы будет осуществляться только в случае, если Российская академия наук заинтересована в том, чтобы на Луне присутствовал человек. Два года назад ГКНПЦ имени М. В. Хруничева представил свой план по освоению Луны в основном с целью добычи полезных ископаемых.

Европейское космическое агентство (ESA) решило не полагаться на роботов, а позаботиться о комфортном проживании будущих обитателей Луны земного происхождения. Проект предусматривает использование в качестве основного строительного материала реголит (лунный грунт) – неслоистый рыхлый, разнозернистый обломочно-пылевой слой, достигающий толщины нескольких десятков метров. В реголите содержится редкий на Земле изотоп гелий-3 ),который может использоваться в качестве топлива для термоядерных реакторов и представляет большой интерес для ученых. На Земле его крайне мало: промышленное производство гелия-3 в США в 2010 году составило около 8 тысяч литров при стоимости порядка 2150 долларов за литр.

Компания «Foster + Partners» предложила в качестве основной конструкции навесные «купола». Надувной каркас нужно будет доставить с Земли, а затем с помощью принтера на него будет нанесен слой из реголита. Стены, напоминающие по структуре кости птиц, защитят обитателей станции от микрометеоритов и космического излучения. Вся конструкция будет выполнена по технологии близкой к идее «контурного строительства». Как считает профессор Берок Хошневис (Behrokh Khoshnevis) из Университета Южной Калифорнии (США), идеолог пока теоретической разработки, в скором времени дома можно будет строить практически без вмешательства человека. «Контурное строительство» основано на идее 3D-принтера. Робот, осуществляющий строительство, напоминает небольшой строительный кран, движущийся в двух плоскостях по системе направляющих. Через насадку, подобную головке струйного принтера, подаётся влажная бетонная смесь. Этой быстротвердеющей смесью послойно заливают контуры стен.

Главным строительным инструментом станет 3D-принтер D-Shape, разработанный английской компанией «Monolite», которая использует его для создания скульптур и искусственных коралловых рифов. «Сначала мы смешали наш модельный лунный грунт с оксидом магния. Так получилась «бумага», на которой мы можем печатать. Затем мы применяем наши «чернила» — особый соляной раствор, который скрепляет «бумагу» в твердую структуру. Сейчас наш принтер печатает примерно со скоростью два метра в час, однако принтер следующего поколения уже достигнет скорости в 3,5 метра в час – и все здание можно закончить за неделю», – так описывает процесс строительства из реголита основатель компании Monolite Энрико Дини.

Адаптацией земных технологии 3D-печати к лунным условиям занимаются итальянская фирма «Alta» и Пизанская школа специальных исследований Св. Анны. «Чтобы избежать закипания жидкости, мы помещаем сопла под слой реголита. Мы обнаружили, что 2-миллиметровые капельки успешно удерживаются в нем капиллярными силами, поэтому процесс печати может проходить в вакууме», – рассказал Джованни Чезаретти, сотрудник «Alta». Большим подспорьем в работе для ученых стало обнаружение «лунного грунта» в Европе. Базальтовая скальная порода спящего вулкана в центральной Италии оказалась на 99,8% идентична лунному грунту.

Уже напечатан полуторатонный строительный блок, а уменьшенные модели прошли испытание в вакуумных камерах. Первое подобное здание планируется возвести на южном полюсе Луны, где более мягкий климат, чем в экваториальных областях и нет резких перепадов дневных и ночных температур.

Авторы разработки не указывают источник энергии для работы лунного принтера, но с учетом того, что солнечное излучение из-за отсутствия атмосферы на Луне сильнее, возможно пригодится вот такая разработка испанских инженеров, которые разработали для строительства 3D-принтер, работающий на солнечных батареях.

Иллюстрации:

1.Общий вид будущей лунной станции (Foster + Partners)(фрагмент).
2.Общий вид будущей лунной станции (Foster + Partners).
3. Станция в разрезе (Foster + Partners) .
4. 3D-принтер D-Shape (фото Monolite)
5. Полученный в ходе эксперимента полуторатонный блок (фото ESA)