מחקר חדש סוקר טכניקות שונות לבניית רגוליט ירחי, תוך הדגשת הסיווג וההערכה של שיטות אלו כדי לייעל את יעילות בניית הירח. הוא מפרט תוכנית אסטרטגית לפיתוח תשתית ירח על פני ארבעה שלבים, ממעבדות ועד בתי גידול המקיימים את עצמם.
מדענים ערכו הערכה כמותית של טכניקות למיצוק ויצירת רגוליט ירחי.
כאשר משימות ירח עוברות מחקר לבנייה ושימוש במבנים, בנייה על הירח באמצעות חומרים מקומיים הופכת חיונית. ההתמקדות היא במיצוק ועיצוב אדמת הירח כדי להפיק את המרב מהמשאבים המקומיים ולהפחית את עלויות ההובלה והתחזוקה. עד היום פותחו כמעט 20 שיטות שונות להכנת חומרי בניין מרגולית ירחי, כל אחת עם צרכים ותכונות ייחודיות.
פרופסור פנג מאוניברסיטת Tsinghua ערך סקירה מקיפה, סיווג מדויק והערכה כמותית של טכניקות התמצקות והיווצרות רגוליטים, ושפך אור על אתגרים מרכזיים וכיווני פיתוח עתידיים.
בהתבסס על המנגנונים הטכניים של התקשרות ולכידות בין חלקיקים, ניתן לסווג את טכנולוגיות התמצקות והיווצרות רגוליתית לארבע קבוצות: שיטות מיצוק תגובה (RS), סינטר/התכה (SM), התמצקות מליטה (BS) ושיטות היווצרות כליאה (CF) . טכניקות ספציפיות מסווגות עוד יותר בהתבסס על דרישות יישום, תוך הקמת מערכת קומפוזיציה טכנולוגית חזקה. מחקר זה מתאר באופן כמותי כל טכניקה, תוך סיכום תהליכים ופרמטרים של ביצועים.
בהתמצקות התגובה, חלקיקי רגוליט קשורים זה לזה באמצעות תרכובות שהגיבו. שיטה זו מסתמכת על חומרי תגובה המועברים על ידי רקטות, כאשר רגוליט מקומי מהווה בדרך כלל 60-95% מהתערובת הכוללת. סינטר/התכה כרוך בהשגחת הרגולית לטיפול בטמפרטורה גבוהה, כאשר היחסים במקום מגיעים בדרך כלל ל-100%. עם זאת, טמפרטורות חימום העולה על 1000℃ עלולות להציב אתגרים בנוגע לאספקת אנרגיה ותפעול הציוד. לחלופין, מיצוק מליטה משתמש בחומרים קלסרים כדי להדביק חלקיקים, עם יחס באתרו של 65-95%.
בהתבסס על המנגנונים הטכניים של התקשרות ולכידות בין חלקיקים, ניתן לסווג את טכנולוגיות התמצקות והיווצרות רגוליתית לארבע קבוצות: שיטות מיצוק תגובה (RS), סינטר/התכה (SM), התמצקות מליטה (BS) ושיטות היווצרות כליאה (CF) . קרדיט: צ'רון באו
שיטה זו דורשת טמפרטורות נמוכות יותר ופחות זמן להתמצקות. היווצרות הכליאה משתמשת בבד כדי להגביל את רגוליט, יצירת רכיבי שקית רגוליתית דרך כליאה כוללת מבלי ליצור קשרים בין חלקיקים. עם יחס באתר של עד 99%, שיטה זו דורשת דרישות טמפרטורה וזמן נמוכים יחסית, בעוד שהרכיבים שנוצרו מציגים יתרון מתיחה אך עשויים להיות חסרי חוזק דחיסה מספיק.
הערכה ויישום של טכניקות
בחיפוש אחר חומרים חסכוניים ובעלי ביצועים גבוהים לבניית ירח, החוקרים מתמודדים עם האתגר של מזעור צריכת משאבים, דרישות אנרגיה ומורכבות תפעולית תוך הבטחת אמינות בסביבת הירח. כדי להתמודד עם זה, צוות המחקר מציג את שיטת הכימות 8IMEM, הכוללת שמונה מדדי הערכה וספי ניקוד המותאמים לצרכי הבנייה.
על פי תוצאות ההערכה, שקיות regolit מתגלה כטכניקה בעלת הדירוג הגבוה ביותר, הדורשת דרישות חומר, ציוד ואנרגיה נמוכות יותר ומאפשרת יצירה מהירה של רכיבים גדולים. הוא מציע סיכויים מבטיחים לבניית ירח בקנה מידה גדול באתרו. טכניקות סינטר/התכה מדורגות באופן עקבי גבוה, בעוד שטכניקות יציקה מציגות חוזק ריפוי יוצא דופן, מה שהופך אותן למתאימות לייצור רכיבים קריטיים. טכניקות התכה סולארית רותמות ישירות את אנרגיית השמש, מה שהופך אותן לאידיאליות לבנייה בצריכת אנרגיה נמוכה.
כדי להתיישר עם תנאי בניית הירח והיעדים ארוכי הטווח של תחנות המחקר הבינלאומיות של הירח, הוקמה תוכנית מקיפה בת ארבעה שלבים: מעבדה, תחנת מחקר, מגורים ובית גידול. לכל שלב יש פונקציות ספציפיות ויעדי בנייה ברורים, המבטיחים פיתוח מתקדם ובר קיימא של תשתית ירח. שלב המעבדה תומך בעיקר בפרויקטי מחקר בלתי מאוישים, בעוד ששלב תחנת המחקר מאכלס אסטרונאוטים למשימות מחקר מדעיות זמניות. שלב המגורים נועד לענות על כל דרישות העבודה והחיים של אסטרונאוטים על הירח, בדומה לתחנת חלל בפונקציונליות.
לבסוף, שלב הגידול נתפס כבית גידול המקיים את עצמו לחיי אדם ותחנת ממסר לחקר החלל העמוק. כדי להשיג את יעדי הבנייה של כל שלב, צוות המחקר ניתח עוד את יעדי הבנייה המבניים. בהתבסס על הערכות כמותיות, הם הציעו את טכנולוגיית שקית regolith כפתרון לבניית בסיס ירח.
על ידי מינוף התובנות הנגזרות מהערכה מקיפה זו, החוקרים יכולים לקבל החלטות מושכלות לגבי טכניקות הכנת חומר, ולסלול את הדרך למאמצי בניית ירח מיטביים. בנוסף, התכנון המוצע של בית הגידול הירח המבוסס על שקי רגוליטים מהווה התייחסות מעשית למחקר עתידי.
