Эксперимент “Лунный Принтер” по лазерному сплавлению лунного реголита в космическом проекте “Луна-Грунт”

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье представлены результаты лабораторных исследований по применению новой технологии селективного лазерного сплавления для получения опытных изделий из лунного реголита без специальных добавок. Определены основные свойства природного реголита, которые существенно влияют на процесс сплавления. Получены первые образцы заданной геометрии из порошков лабрадорита и габбро-диабаза, которые являются естественными аналогами лунного реголита, по этой технологии. Результаты исследований планируется использовать при подготовке исходных данных для разработки космического прибора Лунный Принтер в составе комплекса научной аппаратуры перспективного лунного проекта “Луна-Грунт”.

Об авторах

Т. М. Томилина

Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

Email: kim@imash.ac.ru
Россия, Москва

А. А. Ким

Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

Email: kim@imash.ac.ru
Россия, Москва

Д. И. Лисов

Институт космических исследований РАН

Email: kim@imash.ac.ru
Россия, Москва

А. М. Лысенко

Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kim@imash.ac.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Митрофанов И.Г. Об освоении Луны. Русский космизм, лунная гонка и открытие “новой Луны” // Земля и Вселенная. 2019. № 1. С. 5–17. https://doi.org/10.7868/S0044394819010018
  2. Митрофанов И.Г., Зеленый Л.М. Об освоении Луны. Планы и ближайшие перспективы // Земля и Вселенная. 2019. № 4. С. 16–37. https://doi.org/10.7868/S0044394819040029
  3. Feldman W.C., Maurice S., Binder A.B. et al. Fluxes of fast and epithermal neutrons from Lunar Prospector: Evidence for water ice at the lunar poles // Science. 1998. V. 281. Iss. 5382. P. 1496–1500. https://doi.org/10.1126/science.281.5382.149
  4. Pieters C.M., Goswami J.N., Clark R.N. et al. Character and spatial distribution of OH/H2O on the surface of the Moon seen by M3 on Chandrayaan-1 // Science. 2009. V. 326 Iss. 5952. P. 568–572. https://doi.org/10.1126/science.1178658
  5. Mitrofanov I.G., Sanin A.B., Boynton W.V. et al. Hydrogen Mapping of the Lunar South Pole Using the LRO Neutron Detector Experiment LEND // Science. 2010. V. 330. Iss. 6003. P. 483–486. https://doi.org/10.1126/science.1185696
  6. Colaprete A., Schultz P., Heldmann J. et al. Detection of water in the LCROSS ejecta plume // Science. 2010. V. 330. Iss. 6003. P. 463–468. https://doi.org/10.1126/science.1186986
  7. Petro N.E., Pieters C.M. Surviving the heavy bombardment: Ancient material at the surface of South Pole–Aitken Basin // J. Geophys. Res. Atmos. 2004. V. 109. Art. ID. E06004. https://doi.org/10.1029/2003JE002182
  8. Cesaretti G., Dini E., Kestelier X.D. et al. Building components for an outpost on the Lunar soil by means of a novel 3D printing technology // Acta Astronaut. 2014. V. 93. P. 430–450. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2013.07.034
  9. Taylor S.L., Jakus A.E., Koube K.D. et al. Sintering of micro-trusses created by extrusion-3D-printing of lunar regolith inks// Acta Astronaut. 2018. V. 143. P. 1–8. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2017.11.005
  10. Goulas A., Binner J.G.P., Engstrom D.S. et al. Mechanical behaviour of additively manufactured lunar regolith simulant components // Proc IMechE Part L: J Materials: Design and Applications. 2018. V. 233. Iss. 8. P. 1629–1644.https://doi.org/10.1177/1464420718777932
  11. Caprio L., Demir A.G., Previtali B. Determining the feasible conditions for processing lunar regolith simulant via laser powder bed fusion // Addit. Manuf. 2020. V. 32. Art. ID. 101029. https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.101029
  12. Kornuta D., Abbud-Madrid A., Atkinson J. et al. Commercial lunar propellant architecture: A collaborative study of lunar propellant production// Reach. 2019. V. 13. Art. ID. 100026. https://doi.org/10.1016/j.reach.2019.100026
  13. Флоренский К.П. Лунный грунт: свойства и аналоги. М.: АН СССР. Ин-т геохимии и аналит. химии им. В.И. Вернадского, 1975.
  14. Carrier W.D., Olhoeft G.R., Mendell W. Physical properties of the lunar surface // Lunar sourcebook: A user’s guide to the Moon. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1991. P. 475–594.
  15. Taylor L.A., Pieters C.M., Britt D. Evaluations of Lunar Regolith Simulants// Planet. Space Sci. 2016. V. 126. P. 1–7. https://doi.org/10.1016/j.pss.2016.04.005
  16. Slyuta E.N., Grishakina E.A., Makobchuk V.Y. et al. Lunar soil-analogue VI-75 for large-scale experiments // Acta Astronaut. 2021. V. 187. P. 447–457. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.06.047
  17. Grugel R.N. Sulfur “concrete” for lunar applications – Sublimation concerns // Adv. Space Res. 2008. V. 41. Iss. 1. P. 103–112. https://doi.org/10.1016/j.asr.2007.08.018
  18. Fateri M., Gebhardt A. Process Parameters Development of Selective Laser Melting of Lunar Regolith for On-Site Manufacturing Applications // Intern. J. Appl. Ceram. Technol. 2015. V. 12. Iss. 1. P. 46–52. https://doi.org/10.1111/ijac.12326
  19. Goulas A., Friel R.J. 3D printing with moondust // Rapid Prototyp. J. 2016. V. 22. Iss. 6. P. 864–870.
  20. Gerdes N., Fokken L.G., Linke S. et al. Selective Laser Melting for processing of regolith in support of a lunar base // J. Laser Appl. 2018. V. 30. Art. ID. 032018. https://doi.org/10.2351/1.5018576
  21. Farries K.W., Visintin P., Smith S.T. et al. Construction of lunar masonry habitats using laser-processed bricks // 71st Intern. Astronautical Congress (IAC) – The CyberSpace Edition. 2020. IAC-20-E5.1.1 x58693. 11 p.
  22. Balla V.K., Roberson L.B., O’Connor G.W. et al. First demonstration on direct laser fabrication of lunar regolith parts // Rapid Prototyp. J. V. 18. Iss. 6. P. 451–457. https://doi.org/10.1108/13552541211271992
  23. Goulas A., Binner J.G.P., Harris R.A. et al. Assessing extraterrestrial regolith material simulants for in-situ resource utilisation based 3D printing // Appl. Mater. Today. 2017. V. 6. P. 54–61. https://doi.org/10.1016/j.apmt.2016.11.004

Дополнительные файлы


© Т.М. Томилина, А.А. Ким, Д.И. Лисов, А.М. Лысенко, 2023