СТРАТЕГИЯ ЗАБЛАГОВРЕМЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ПОМЕЩЕНИЙ НА ЛУНЕ ДЛЯ ОБИТАЕМЫХ СТАНЦИЙ

© А.В.Багров, В.А.Леонов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2015 г.

Одним из важнейших этапов колонизации космоса будет строи-тельство надёжных обитаемых помещений на Луне. Эти помещения должны в первую очередь обеспечить защиту людей от космической радиации и полную герметичность помещений для сохранения атмо-сферы в них. Первое условие требует применения строительных кон-струкций с большой толщиной стен и перекрытий, чтобы поглощать солнечную и космическую радиацию и понижать её до привычного на Земле фонового уровня, а второе условие практически исключает воз-можность долговременных построек на поверхности Луны, не защи-щенной от метеоритной бомбардировки, где малейший пробой приве-дёт к потере герметичности. Поэтому наиболее рациональным вариан-том строительства помещений на Луне для её колонизации является подземное строительство. Однако доставка на Луну тяжёлой техники для горнопроходческих работ в настоящее время представляется тех-нически неосуществимой.

Доставка на Луну готовых и полностью оснащённых помеще-ний для размещения в них космонавтов тоже является очень дорого-стоящим мероприятием. Необходимо разработать такой метод капи-тального строительства на поверхности Луны, который позволил бы для возводимых построек использовать материал самой Луны и до-ставлять с Земли для монтажа в готовые постройки только высокотех-нологические узлы.

Предлагается способ строительства герметичных конструкций непосредственно на Луне с помощью автоматизированного 3D прин-тера, использующего солнечную энергию для работы, и лунный рего-лит в качестве строительного материала. Строительный 3D принтер состоит из плёночного вогнутого зеркала диаметром 34 м, дозатора сыпучего материала и навигационного устройства, размещаемых на подвижной каретке. Плёночное зеркало ориентируется так, чтобы сфо-кусированное им изображение Солнца находилось в точке строитель-ства. В фокусе зеркала температура достигает нескольких тысяч гра-дусов, и в нём можно плавить любой лунный грунт. Если в точку строительства насыпать дозатором лунный реголит, то он будет пла-виться и спекаться с основанием. Перемещением каретки можно обес-печить наплавление стен и перекрытий любой заданной конфигура-ции.

Если в качестве концентратора солнечного света использовать вогнутое зеркало площадью 10 м2, то в пятно света поступает энергия мощностью 14 кВт. Этой энергии достаточно, чтобы плавить порошок базальта со скоростью 10 г/с. В течение лунного дня наплавленная масса составит 10 т, что при плотности базальта 2,53,0 т/м3 будет эквивалентно 3,44,0 м3 кладки. В приведенном примере рассмотрено вогнутое зеркало солнечного концентратора диаметром 4 м. Качество отражающей поверхности зеркала может быть невысоким, так как его задача не связана с построением изображения Солнца дифракци-онного уровня. Подобное зеркало может быть плёночным на лёгком несущем каркасе. Весь модифицированный строительный 3D принтер может иметь массу в несколько десятков килограммов. Важно под-черкнуть, что весь аппарат работает на порошковом материале и не содержит узлов, заполненных расплавом рабочего материала. Это обеспечивает сохранение полной работоспособности конструкции после продолжительной лунной ночи, за время которой расплав бы застыл и вывел из строя печатающие форсунки классического 3D принтера. После вынужденной остановки во время лунной ночи строительный автомат может продолжить прерванную работу с наступлением лунного дня в месте строительства. Можно рассчитать заранее, сколько времени займёт каменное строительство спроектированного помещения, и закончить его строительство до прилёта на Луну космонавтов. Для сокращения сроков строительства можно использовать одновременно несколько автоматизированных 3D принтеров, а в случае задержки с прилетом космонавтов дополнительное время можно использовать либо для наращивания толщины стен и перекрытия постройки, либо для продолжения строительства по дополнительным программам. Этот же 3D принтер можно использовать для впаивания готовых шлюзовых узлов в проёмы в построенных помещениях и стыковочных узлов для перегрузки доставляемого оборудования спускаемыми аппаратами.

Сравнительно невысокая производительность 3D принтера тре-бует доставить его на поверхность Луны задолго до осуществления пилотируемой миссии, а малая масса строительного устройства позволит это сделать намного дешевле, чем доставка готовых обитаемых конструкций на Луну.