Nový mikrovlnný proces by mohl astronautům umožnit vyrábět cihly z měsíčního prachu

Vědci vyvinuli to, co by pro astronauty mohlo být mnohem rychlejší a snazší, jak vyrobit stavební cihly z měsíční půdy. Tajemství spočívá v zahřátí měsíčního prachu a jeho vložení do letecké mikrovlnné trouby.

Pokud byste posílali na Měsíc raketu s posádkou, poslední věc, kterou byste chtěli udělat, je potěžkat tu kosmickou loď velkými, objemnými a těžkými pytli cementu. To znamená, že pokud astronauti plánovali nějakou dobu žít na Měsíci, tak ano bych potřeba vybudovat na jeho povrchu nějaké struktury.

S ohledem na tuto nejasnost řada skupin zkoumá různé metody, které by astronauti mohli použít k přeměně regolitu (lunární ornice) na stavební materiály. Pokud jde konkrétně o výrobu cihel, minulé úsilí zahrnovalo využití zařízení, jako jsou solární koncentrátory a vysoce výkonné lasery.

Další alternativou je proces známý jako mikrovlnné slinování. Stručně řečeno, toto zahrnuje vystavení bloků uvolněného regolitu ultravysokofrekvenčním mikrovlnám. Přirozeně se vyskytující kovové částice v tomto regolitu přeměňují mikrovlny na tepelnou energii (teplo), což způsobuje jejich vzájemné spojení. Výsledkem je pevný blok materiálu.

Mezi výhody použití mikrovlnného slinování k výrobě měsíčních cihel patří fakt, že je podstatně rychlejší a energeticky účinnější než jiné navrhované metody a navíc nevyžaduje žádné přísady. Naneštěstí však dosud provedené experimenty vedly k výrobě cihel, které byly příliš strukturálně vadné na to, aby byly prakticky použitelné.

Zde přichází na řadu nová variace této techniky. Byla vyvinuta Dr. Hyu-Soung Shinem a kolegy z Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology.

Vědci začali s použitím konvenčního mikrovlnného slinování k výrobě pevných cihel z komerčního simulátoru regolitu zvaného KLS-1. Vzhledem k tomu, že proces ohřevu neprobíhal rovnoměrně v celém materiálu – jak tomu bylo v předchozích studiích – měly cihly vnitřní trhliny probíhající podél hranic mezi jejich lokalizovanými horkými a studenými místy.

Po určitém experimentování bylo zjištěno, že tento problém lze vyřešit nejprve zahřátím KLS-1 na 250 ºC (482 ºF) po dobu asi osmi hodin ve vakuu. Materiál byl poté umístěn do multimódové mikrovlnné slinovací pece, kde byl udržován při vnitřní teplotě 1 080 °C (1 976 °F) po dobu 10 minut. V posledním kroku byl regolit ponechán vychladnout při teplotě místnosti po dobu asi 16 hodin.

Korejský institut stavebního inženýrství a technologie budov

Výsledné cihly neměly žádné trhliny a vzorkování jádra ukázalo, že hustota, pórovitost a pevnost v tlaku byly v každém z nich jednotné.

„Robustní reprodukovatelnost a podobnost fyzikálních a mechanických vlastností potvrzuje životaschopnost mikrovlnného slinování při výrobě velkých a jednotných bloků vhodných pro použití jako konstrukční materiály na Měsíci,“ uvedli vědci v dokumentu o svém výzkumu. Tento dokument byl nedávno zveřejněn v Journal of Building Engineering.

Zdroj: National Research Council of Science and Technology prostřednictvím EurekAlert