Wie wollen Wissenschaftler eine Basis auf dem Mond errichten?

Erwarten Sie eine wesentliche Quelle für eine verbesserte Effizienz der Mikrowellenerwärmung.

NASADas Artemis-Programm der NASA zielt darauf ab, im Rahmen einer bemannten Monderkundungsinitiative eine Mondbasis zu errichten. Allerdings können die Erwartungen der Öffentlichkeit an diese Weltraumbasis von denen abweichen, die in populären Science-Fiction-Filmen dargestellt werden. Der Bau einer Mondbasis erfordert eine große Auswahl an Baumaterialien, was erhebliche Transportkosten mit sich bringt. Diese Materialien müssen mit Raketen von der Erde abgefeuert werden.

Da der Transport von Baumaterialien von der Erde zum Mond teuer und zeitaufwändig ist, müssen für den Bau einer Mondbasis lokale Materialien verwendet werden. Eine vielversprechende Möglichkeit, eine Mondbasis aus lokalen Materialien zu bauen, ist das Mikrowellenglühen, das den Mondboden (Boden) unterhalb seines Schmelzpunkts härtet.

Derzeit wird weltweit aktiv an der Sinterung von Mondboden mithilfe von Lasern, Sonnenenergie und Mikrowellen geforscht. Unter diesen Technologien ist das Mikrowellensintern von Mondboden eine herausragende Technologie, die von verschiedenen Institutionen entwickelt wird, darunter der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation (Europäische Weltraumorganisation) und das Korea Institute of Civil Engineering and Construction Technology (KICT, Präsident Kim Byung-sook).

Forschung zum Mikrowellensintern

Ein Forschungsteam (Dr. Gangwon, Lee, Dr. Young-jae, Kim und Dr. Hyun-woo, Jin) unter der Leitung von Dr. Hyo-sung, Shin von der Forschungsabteilung für Zukunft und intelligentes Bauen am Korea Institute of Technology führt derzeit eine Studie über mikrowellengeformte, dem Mondboden nachahmende Steine ​​durch. Diese Forschung verwendet Sintertechniken, die dem Brennen von Keramik ähneln und die Temperatur erhöhen, um feste Ziegel herzustellen.

Ziegel aus Materialien, die Mondregolith nachahmen, haben eine Festigkeit von mehr als 20 MPa, was der von Beton ähnelt. Die Mikrowellenerwärmung hängt von den dielektrischen Eigenschaften des Materials ab, daher ist eine detaillierte Untersuchung der dielektrischen Eigenschaften von Mondregolith erforderlich. Derzeit gibt es nicht genügend Untersuchungen darüber, wie Mondregolithen auf Mikrowellenerwärmung bei unterschiedlichen Temperaturen reagieren.

Untersuchung von Mondmaterialien

Im Rahmen der Mikrowellensinterforschung untersuchte das Forschungsteam die dielektrischen Eigenschaften von Korean Lunar Simulant (KLS-1) und Ilmenit (Eisentitanat) bei verschiedenen Temperaturen. Ilmenit ist ein reichlich vorkommendes Mineral auf dem Mond und steigert bekanntermaßen die Effizienz der Mikrowellenerwärmung. Detaillierte Studien zu den dielektrischen Eigenschaften von Ilmenit und seinem Verhalten beim Erhitzen durch Mikrowellen wurden jedoch nicht durchgeführt.

Die Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Mondregolith-Simulation die Transparenzeigenschaft von Mikrowellen besitzt; Das macht das Erhitzen schwierig. Allerdings interagiert Ilmenit (Eisentitanat) aufgrund seiner einzigartigen Kristallstruktur stark mit Mikrowellen und ermöglicht so ein schnelles Erhitzen auf hohe Temperaturen. Darüber hinaus hat die Analyse der Kristallstrukturen von simuliertem Mondregolith und Ilmenit erfolgreich die Hauptfaktoren aufgedeckt, die zu verstärkten Wechselwirkungen von Mineralien mit Mikrowellen beitragen.

Die Verwendung einer lokalen Ressource, Ilmenit, als Heizelement beim Bau der Mondbasis mittels Mikrowellensintern bedeutet eine effiziente und schnelle Herstellung des Baumaterials. Dr. Young Jae Kim vom Korea Institute of Technology äußerte seine Erwartung, dass diese Forschung eine entscheidende Grundlage für die Entwicklung der Mikrowellentechnologie für die zukünftige Monderkundung und den Bau einer Mondbasis sein werde.

Referenz: „Temperaturabhängige dielektrische Eigenschaften koreanischer Mondsimulationen und Ilmenit: Potenzial für die Mondmikrowellenverarbeitung“ von Youngjae Kim, Hyunwoo Jin, Jangjoin Lee, Byunghyun Ryu und Heo Sung Shin, 13. Mai 2024, Bau- und Konstruktionsmaterialien.
DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2024.136599

Diese Studie wurde im Rahmen des KICT-Forschungsprogramms durchgeführt (Projekt Nr. 20230081-001, Entwicklung eines Umweltsimulators und fortschrittlicher Bautechniken auf TRL6 unter extremen Bedingungen; Projekt Nr. 20230144-001, Weltraumarchitektur: Entwicklung grundlegender Technologie). zum Aufbau von Lebensräumen auf dem Mond), finanziert vom Ministerium für Wissenschaft, Informationstechnologie und Kommunikation.