Ученые из Технического университета Брауншвейга и Laser Zentrum Hannover (LZH) впервые использовали лунный реголит для печати на 3D-принтере в условиях невесомости. Во время своего экспериментального проекта «MOONRISE» команда установила индивидуальный лазер на свой луноход MIRA3D и расплавила лунную пыль в сферические формы.
При дальнейших исследованиях и разработках лазерная головка может стать основой готовой к полёту модели, которая позволит будущим астронавтам создавать экономичные долгосрочные конструкции на Луне.«Мы смогли точно контролировать лазерную головку на руке марсохода, плавя таким образом большие конструкции с полным успехом», - сказал профессор Энрико Штолль из TU Braunschweig. «Вместе с экспериментами, проведенными на «Лифте Эйнштейна» компании LUH, у нас есть прочная основа для 3D-печати с помощью лазера на Луне».
Проект MOONRISE был инициирован в 2019 году Институтом космических систем LZH и Техническим Университетом Брауншвейга (IRAS) с целью снижения стоимости запуска полезных нагрузок на нижнюю околоземную орбиту (НОО). Учитывая, что запуск оборудования на НОО может стоить до 100 000 долларов за килограмм, снижение веса груза стало жизненно важным для многих аэрокосмических компаний.
Это побудило команду из Германии разработать систему, способную печатать прочные конструкции на Луне, используя только лунный реголит, что устраняет необходимость их транспортировки. Исследовательская программа команды, финансируемая фондом Volkswagen, сосредоточена на новом лазере MOONRISE, который весит менее 3 кг.
По словам ученого LZH Никласа Гёрдеса, небольшие размеры устройства не повлияли на его отказоустойчивость, и теперь оно прошло серию испытаний на температуру и вибрацию. «За последние два года мы разработали лазерную головку размером примерно с большую коробку из-под сока, - сказал Гердес, - она способна выдерживать неблагоприятные условия космоса».
По мере того как двухлетний проект приближается к завершению, команда попыталась провести более продвинутые эксперименты со своим лазером. Например, используя «Лифт Эйнштейна» Ганноверского университета имени Лейбница (LUH), ученые смогли изготовить сложные конструкции в реалистичных лунных условиях.
Эти испытания представляли собой не только первые эксперименты с лифтом, но и позволили получить новые сферические объекты, что взволновало профессора LZH Людгера Овермейера. «В лифте нам удалось расплавить реголит на сферы - как в условиях полной невесомости, так и в условиях лунной гравитации», - сказал он. «Это уникальное явление в мире!»
Чтобы оценить возможности конечного использования своего лазера, команда затем прикрепила его к марсоходу IRAS MIRA3D, лунному аппарату, специально разработанному для 3D-печати в космосе. Используя платформу багги и роботизированный манипулятор, ученые обнаружили, что они могут точно изготавливать объекты в виде заранее заданных конструкций из реголита.
После первоначального успеха своего устройства исследователи начали переговоры с космическими агентствами, поскольку они стремятся превратить лазер в готовую к полету модель. Ученые утверждают, что если бы им представилась возможность завершить свою работу, их новое устройство можно было бы использовать для создания надежных футуристических поселений на Луне.
Поскольку национальные космические агентства Китая, России и США продолжают стремиться к постоянному присутствию на Луне, они все чаще обращаются к 3D-печати как к экономичному строительному инструменту. Строительная компания ICON из Техаса получила от NASA контракт на разработку полномасштабного прототипа внеземного 3D-принтера.
В рамках проекта под кодовым названием «Олимп» компания создала подразделение, занимающееся изготовлением космических структур с использованием только лунного реголита. Российское космическое агентство Роскосмос также подтвердило планы по поддержке долгосрочных миссий с помощью 3D-печати конструкций, сделанных из материалов на месте.
Хотя точные детали проекта остаются неясными, космонавты собираются высадиться на Луну в 2027 году, через три года после того, как это должны сделать астронавты проекта NASA «Артемида». Неудивительно, что Национальное космическое управление Китая (CNSA) также раскрыло планы по 3D-печати базы на Луне. Научно-исследовательский проект CNSA потенциально зависит от успеха его миссии Chang’e 5, которая в случае успеха станет первым зондом, вернувшим лунные образцы на Землю с 1970-х годов.