3D打印的月球雷石磚可以承受太空中的極端環(huán)境

自從20世紀(jì)60年代的第一次太空飛行以來，人類一直夢(mèng)想著不僅僅是訪問外太空行星，而是居住在它們。盡管在月球或火星上生活可能看起來像科幻小說，但這實(shí)際上是一些組織正在積極努力的事情，3D打印可能是其成功的關(guān)鍵之一。而現(xiàn)在，它可能離可行性又近了一步。

△一個(gè)火星前哨站的概念棲息地

2022年10月29日，南極熊獲悉，佛羅里達(dá)大學(xué)的研究人員已經(jīng)成功創(chuàng)建了3D打印磚塊，可用于建造由月球雷石和鹽水制成的阿特米斯基地營(yíng)的基地。

這當(dāng)然不是第一次努力將3D打印應(yīng)用到外太空建造住房。事實(shí)上，目前已經(jīng)有一些項(xiàng)目正在進(jìn)行這方面的嘗試。這包括Redwire公司在國(guó)際空間站上進(jìn)行的測(cè)試，以確定月球雷石，或月球表面的土壤和巖石沉積物是否可以用來創(chuàng)造居住環(huán)境，美國(guó)宇航局目前與AI太空工廠合作進(jìn)行的3D打印月球居住環(huán)境，以及華盛頓州立大學(xué)對(duì)火星3D打印的研究。然而，到目前為止，它一直是相對(duì)假設(shè)的。這是第一批顯示雷石磚能夠抵御外太空極端環(huán)境的項(xiàng)目之一。

△月球石板由月球表面發(fā)現(xiàn)的松散巖石、灰塵和材料組成（圖片來源：美國(guó)航空航天局）

3D打印的月球石磚能夠經(jīng)受住極端環(huán)境的考驗(yàn)

3D打印月球磚的項(xiàng)目由UCF的技術(shù)和航空工程系的Ranajay Goush副教授的研究人員負(fù)責(zé)，相關(guān)成果以題為“Effect ofSintering Temperature on Microstructure and Mechanical Properties of MoldedMartian and Lunar Regolith/燒結(jié)溫度對(duì)模壓成型火星和月球風(fēng)化層微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響”的論文被發(fā)表在最近一期的《國(guó)際陶瓷》雜志上。主要作者是研究助理Peter Warren，但共同作者包括Nandhini Raju, HosseinEbrahimi, Milos Krsmanovic和航空航天工程教授Seetha Raghavan和Jayanta Kapa。他們?cè)噲D發(fā)現(xiàn)是否可以用這些3D打印的月球雷石磚在月球上建造一個(gè)固定的阿特米斯基地營(yíng)。

相關(guān)論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884222027560

為了制造這些磚塊，研究團(tuán)隊(duì)采用了粘合劑噴射法，其粘合劑由鹽水和UCF外巖實(shí)驗(yàn)室的外巖粉末制成。粘合劑噴射是一種完美的技術(shù)，因?yàn)樗��?dú)特地適用于難以用激光熔化的陶瓷類材料。Ghous進(jìn)一步指出，這使它在基于雷石的地外制造方面具有巨大潛力。盡管最初的生坯部件相對(duì)較弱，但在經(jīng)過高達(dá)1200攝氏度的高溫烘烤后，磚塊的強(qiáng)度足以滿足其用途。

△加州大學(xué)機(jī)械與航空航天工程學(xué)院副教授Ranajay Ghosh和研究生研究助理Peter Warren展示了使用模擬月球和火星雷石及鹽水制作的圓柱形磚塊（圖片來源：UCF）

而結(jié)果無疑是有希望的。研究人員發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生的圓柱形磚塊能夠承受高達(dá)2.5億倍地球大氣層的壓力。這表明，粘結(jié)劑噴射在未來可用于太空材料和結(jié)構(gòu)的建造。最重要的是，它表明世界以外的結(jié)構(gòu)將能夠使用在太空中發(fā)現(xiàn)的資源來建造。通過開辟這條道路，未來的任務(wù)可以減少因運(yùn)輸建筑材料而占用寶貴的空間和重量限制，使居住的可能性大大增加。

Ghosh總結(jié)說："這項(xiàng)研究有助于空間探索界正在進(jìn)行的辯論，即在原地利用地外資源與從地球運(yùn)輸材料之間找到平衡。我們?cè)绞沁M(jìn)一步開發(fā)利用豐富的雷石的技術(shù)，我們就越有能力在月球、火星和其他行星上建立和擴(kuò)大未來的基地營(yíng)地。"