Моделирование спекания имитаторов лунного грунта солнечным излучением

А.В. Багров1, А.К. Сысоев2, В.К. Сысоев1, А.Д. Юдин1
1ФГУП НПО «им. С.А. Лавочкина», ул. Ленинградская 24, 141400, Химки, Россия
2Академия строительства и архитектуры ДГТУ ул. Социалистическая 162, 344022, Ростов-на-Дону, Россия
Аннотация
Работа посвящена изучению возможности изготовления строительных элементов из лунного грунта методом селективного спекания на 3D принтере с использованием солнечного излучения. Создание обитаемой лунной станции является целью многих космических агентств США, Европы, Китая, Японии и Индии. Поэтому актуальным является поиск возможных методов строительства конструкций различных сооружений на Луне с минимальными энергозатратами. Наиболее приемлемым вариантом получения строительных материалов является спекание лунной пыли сфокусированным излучением Солнца. Для этого необходимо на Земле отработать такую технологию в лабораторных условиях на простейших моделях грунта. Была создана установка с искусственным источником солнечного излучения и высокочистым имитатором лунного грунта. Моделировалось спекание имитаторов лунного грунта излучением мощной ксеноновой газоразрядной лампы c сапфировым окном. В качестве имитаторов лунного грунта использовались нанопорошки из кварцевого стекла. Моделировалось спекание имитатора лунного грунта при различной плотности мощности излучения газоразрядной лампы. Основным показателем такой методики была оценка времени, необходимого для спекания образцов определенной толщины, что определяет производительность данной технологии. Другой показатель – пористость полученного материала, параметр, который необходимо знать для оценки газопроницаемости будущих лунных сооружений и их относительной прочности. Были проведены исследования полученных образцов на пористость и прочность. Полученные результаты показывают перспективность использования 3D-печати методом спекания солнечным излучением для получения строительных материалов на Луне. Созданная методика может служить основой для проектирования 3D установки для будущих лунных экспедиций.
Получена: 15 ноября 2016   Исправлена: 06 апреля 2017   Принята: 10 апреля 2017
Просмотры: 18   Загрузки: 7
Ссылки
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