Pesquisadores quantificam o método de construção in situ ideal para habitats lunares
Com base nos mecanismos técnicos de ligação e coesão entre partículas, as tecnologias de solidificação e formação de regolito podem ser categorizadas em quatro grupos:solidificação de reação (RS), sinterização/fusão (SM), solidificação de ligação (BS) e formação de confinamento ( métodos CF). Crédito:Charun Bao À medida que a missão de exploração lunar evolui da exploração para a construção e utilização, a construção lunar in situ torna-se um requisito imperativo. A chave é a solidificação e formação do regolito, com o objetivo de maximizar a utilização dos recursos locais e, ao mesmo tempo, minimizar os custos de transporte e manutenção.
Quase 20 técnicas foram empregadas para a preparação de materiais de construção à base de regolito, cada uma com requisitos e capacidades distintas. O professor Feng, da Universidade de Tsinghua, conduziu uma revisão abrangente, classificação precisa e avaliação quantitativa das técnicas de solidificação e formação de regolito, lançando luz sobre os principais desafios e direções de desenvolvimento futuro. O artigo foi publicado na revista Engineering .
Com base nos mecanismos técnicos de ligação e coesão entre partículas, as tecnologias de solidificação e formação de regolito podem ser categorizadas em quatro grupos:métodos de solidificação de reação (RS), sinterização/fusão (SM), solidificação de ligação (BS) e formação de confinamento (CF). . Técnicas específicas são ainda categorizadas com base nos requisitos de implementação, estabelecendo um sistema robusto de composição tecnológica. Esta pesquisa descreve quantitativamente cada técnica, resumindo processos e parâmetros de desempenho.
Na solidificação da reação, as partículas de regolito são ligadas entre si por meio de compostos que reagiram. Este método baseia-se em materiais de reação transportados por foguetes, com o regolito local normalmente compreendendo 60% a 95% da mistura total.
A sinterização/fusão envolve submeter o regolito a um tratamento de alta temperatura, com proporções in situ geralmente atingindo 100%. No entanto, temperaturas de aquecimento superiores a 1.000°C podem representar desafios em relação ao fornecimento de energia e à operação dos equipamentos.
Alternativamente, a solidificação da ligação utiliza ligantes para aderir as partículas, com uma proporção in situ de 65% a 95%. Este método requer temperaturas mais baixas e menos tempo para solidificação. A formação de confinamento emprega tecido para restringir o regolito, formando componentes do saco de regolito através do confinamento geral sem estabelecer conexões entre as partículas. Com uma proporção in situ de até 99%, este método exige requisitos de temperatura e tempo relativamente baixos, enquanto os componentes formados apresentam vantagem de tração, mas podem não ter resistência à compressão suficiente.
Na busca por materiais econômicos e de alto desempenho para a construção lunar, os pesquisadores enfrentam o desafio de minimizar o consumo de recursos, os requisitos de energia e a complexidade operacional, garantindo ao mesmo tempo a confiabilidade no ambiente lunar. Para resolver isto, a equipa de investigação introduz o método de quantificação 8IMEM, abrangendo oito indicadores de avaliação e limiares de pontuação adaptados às necessidades de construção.
De acordo com os resultados da avaliação, o ensacamento com regolito surge como a técnica mais bem avaliada, exigindo menores requisitos de material, equipamento e energia e permitindo a rápida formação de grandes componentes. Oferece perspectivas promissoras para construção lunar in situ em grande escala.
As técnicas de sinterização/fusão têm classificação consistentemente elevada, enquanto as técnicas de fundição exibem uma resistência de cura excepcional, tornando-as adequadas para a fabricação de componentes críticos. As técnicas de fusão solar aproveitam diretamente a energia solar, tornando-as ideais para construções com baixo consumo de energia.
Para alinhar com as condições de construção lunar e os objectivos a longo prazo das Estações Lunares Internacionais de Investigação, foi elaborado um plano abrangente de quatro fases:Laboratório, Estação de Investigação, Residência e Habitat. Cada etapa tem funções específicas e objetivos de construção distintos, garantindo um desenvolvimento progressivo e sustentável da infraestrutura lunar.
O estágio Laboratório apoia principalmente projetos de pesquisa não tripulados, enquanto o estágio Estação de Pesquisa acomoda astronautas para missões temporárias de pesquisa científica. O estágio Residence foi projetado para atender a todas as necessidades de trabalho e de vida dos astronautas na Lua, assemelhando-se em funcionalidade a uma estação espacial. Por último, o estágio Habitat é concebido como um habitat autossustentável para a vida humana e uma estação retransmissora para a exploração do espaço profundo.
Para atingir os objetivos de construção de cada etapa, a equipe de pesquisa analisou ainda mais os objetivos estruturais da construção. Com base em avaliações quantitativas, eles propuseram a tecnologia de bolsas regolíticas como solução para a construção de bases lunares.
Ao aproveitar os conhecimentos derivados desta avaliação abrangente, os investigadores podem tomar decisões informadas sobre técnicas de preparação de materiais, abrindo caminho para esforços otimizados de construção lunar. Além disso, o projeto de habitat lunar proposto baseado em sacos de regolito é uma referência prática para pesquisas futuras.
