歐空局研究融化月塵以鋪設月球道路
月球是一個塵土飛揚的地方,為了讓它變得整潔一些,歐空局正在利用高能量雷射和模擬月球土壤進行試驗,探索燒結月球碎石的可能性,以便為未來的月球前哨站鋪設道路和著陸場,並防止破壞性塵埃的進入。
即使在首次機器人登陸之前,月球塵埃也一直是太空工程師的心頭大患。人們曾經對月球表面知之甚少,以至於擔心隕石坑甚至整個月海都可能被極細的塵埃填滿,這些塵埃會像宇宙流沙一樣吞噬太空船。
幸運的是,事實證明並非如此,但第一批探險家發現的情況幾乎一樣糟糕。阿波羅號太空人和機器人探測器(如”勘測者”號和蘇聯的”月球霍德”號)所遇到的月球塵埃由於完全沒有水的沖刷和大量的靜電而變得非常粘稠,因此它覆蓋了所有東西。
更糟的是,灰塵由非常鋒利的磨蝕性顆粒組成,會在短時間內磨損機器和太空服,與此同時灰塵還是一種很強的熱絕緣體,阿波羅17 號使用的漫遊車差點因為過熱而宕機,月球車2 號的散熱器也被灰塵覆蓋而毀壞。
由於這些原因以及其他一些原因,月球基地靜靜地坐落在月球土壤上的老套場景正是工程師想要避免的。答案顯而易見,那就是像我們在地球上所做的那樣,在道路和工作區域鋪上瀝青。由於在月球上很難找到瀝青,由德國BAM 材料研究與測試研究所領導的歐空局科學家將目光轉向了雷射。
這個概念並不新鮮。1933 年,威爾-W-比奇(Will W. Beach)曾建議用巨型透鏡集中陽光,融化沙子來建造道路。歐空局團隊希望在月球上採用類似的方法,使用幾公尺寬的菲涅耳透鏡來聚焦月球上的陽光。但為了讓他們的實驗簡單易行,作為PAVER 計畫的一部分,一台12 千瓦的二氧化碳雷射取代了太陽和透鏡。
使用雷射燒結模擬月球塵埃圖/ESA
利用模擬月球塵埃,PAVER 團隊所做的不僅僅是將小點塵埃變成熔融玻璃。相反,直徑為4.5公分(2英吋)的雷射光束被用來製造直徑約為20公分(8英吋)的不同幾何形狀,這些形狀可以像瓷磚一樣鎖定在一起,形成道路和著陸墊等大型表面。
這種材料是玻璃狀的,很脆,在壓縮時可能會破裂,但它可以在原地修復,而且可以通過熔化更大的區域並將其分層來使其更加堅固。預計最終可以建造出像100 平方米(1076 平方英尺)的著陸坪這樣的結構,它由2 厘米厚(1 英寸)的緻密層組成,可以在大約115 天內建造完成。
此外,PAVER方法也可用於製造月球前哨站其他結構的一般建築材料。
這項研究發表在《自然-科學報告》。