Modeling of sintering of moon soil imitators by solar radiation

A.V. Bagrov1, A.K. Sysoev2, V.K. Sysoev1, A.D. Yudin1
1FSUE «LAVOCHKIN ASSOCIATION», M.O., Khimki, Leningradskaya St., 24
2Rostov State University of Civil Engineering (RSUCE), Rostov-on-Don, Sotsialisticheskaya St., 162
Abstract
The present paper is aimed to study the conceptual feasibility of a fabrication of structures from the moon soil by selective sintering on a 3D printer by means of sun radiation. Establishment of a habitable Lunar base is a target mission of space agencies of the USA, Europe, China, Japan and India. Therefore, the search for possible methods of constructing the structures of different buildings on the Moon providing a minimum power consumption is of interest. The most preferable way of fabricating building materials would be the sintering of the moon soil by means of focused sun radiation. To realize it, it is necessary to develop a relevant technology in laboratory conditions using the simplest model soils. Special equipment has been developed with an artificial sun radiation and a high quality artificial moon soil. Sintering of the soil by radiation of a high power xenon gas discharge lamp with sapphire window has been carried out. As the artificial moon soil, a silica glass nanopowder has been used. The sintering has been carried out at different values of radiant flux density of the gas discharge lamp. The basic factor characterizing the production efficiency of technology is a time interval required for sintering a sample with a specified thickness. Another factor is the internal porosity of material obtained, which must be known to estimate the gas permeability and strength of future moon structures. The samples obtained have been studied in terms of porosity and strength. The results obtained have shown that 3D printing based on sintering by sun radiation to make building materials on the Moon is a promising method. The method developed can make a basis for the design a 3D printing equipment for future Lunar missions.
Received: 15 November 2016   Revised: 06 April 2017   Accepted: 10 April 2017
Views: 28   Downloads: 10
References
1.
Мартынов М. Б., Москатиньев И. В., Казмерчук П. В., Сысоев В. К., Юдин А. Д. Космический аппарат «Луна-25» — основа новых исследований на Луне// Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2016. №?. С.? — ?.
2.
Багров А. В., Нестерин И. М., Пичхадзе К. М., Сысоев В. К., Сысоев А. К., Юдин А. Д. Анализ методов строительства конструкций лунных станций // Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2014. № 4. С. 75 – 80.
3.
Цыганков О. С. Концептуальная модель формирования лунной исследовательской станции // Полёт. 2008. № 12. С. 8 – 12.
4.
Ксандопуло Г. И. Развитие новых технологий для использования ресурсов луны и марса // Космические исследования и технологии. 2013. № 1. С. 24 – 31.
5.
Даффи Дж. А., Бекман У. А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии. М.: Мир, 1977. 420 с.
6.
http://www.markuskayser.com
7.
Сысоев В. К, Лезвинский K. JI., Вятлев П. А., Захарченко А. В., Булкин Ю. Н., Алексеев Г. М., Шилов С. С., Коновалов О. В. Увеличение эффективности мощного полихроматического светового источника излучения // Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ». 2006. № 193. С. 1815 – 1824. (http://zhurnal.ape.relarn.rU / articles / 2006 / l93.pdf)
8.
Слюта Е. Н. Физико-механические свойства лунного грунта // Астрономический вестник. 2014. Т. 48. № 5. С. 358 – 382.
9.
Сысоев В. К., Русанов С. Я. Обработка кварцевого стекла излучением СО2 лазера // LAP Lambert Academic Publishing. 2012. 192 с.
10.
Сысоев В. К, Русанов С. Я. Лазерный синтез нанопорошков диоксида кремния // Нанотехника. 2007. № 11. С. 71 – 78.
11.
Плаченое Г. Г. Порометрия. Л.: Химия. 1998. 177 с.
12.
Игнатова А. В., Кудрявцев О. А., Сапожников С. Б. Экспериментальное исследование и численное моделирование упругих характеристик и прочности пористой керамики // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. — 2015. — № 4. — С. 121 – 137. DOI: 10.15593 / perm.mech/2015.4.08