Практически невозможно представить освоение космоса без использования местных ресурсов. Проекты лунных баз зарывали под поверхность, присыпали грунтом или окружали распечатанными стенками. Но вот на строения лунного космодрома внимания обращали меньше – в лучшем случае на иллюстрациях нарисованы ровные площадки. У них будет минус – выхлоп двигателей будет разъедать поверхность и поднимать пыль. Для решения этих потенциальных проблем команда студентов из десяти американских университетов и колледжей при поддержке NASA и компании ICON, занимающейся 3D печатью строений, разработала, построила и успешно испытала масштабный прототип взлетно-посадочной площадки Lunar PAD.
Летом 2019 года команда студентов из виртуальной академии NASA L’SPACE выиграла раунд 12-недельного курса NASA NPWEE по подаче предложения концепта технологии и получила финансирование на разработку своего концепта защиты посадочных модулей от лунной пыли при помощи роботизированного строительства. Целями и L’SPACE и NPWEE является расширение пула высококачественных предложений новых концептов и технологий, которые потом могут пригодиться NASA. В 2020 году команда представила доработанный концепт на проводившемся онлайн анализе готовности технологий и получила средства на постройку и испытания масштабной модели. Потратив сотни рабочих часов, консультируясь у экспертов NASA, студенты прошли путь от идеи до реализации модели потенциально важной задачи создания безопасной многоразовой взлетно-посадочной площадки для Луны. Осенью масштабная модель была построена в Кэмп Свифт (Техас) и в начале марта успешно испытана двигателем геофизической ракеты.
Проект, изначально получивший имя Dust Devil (“пылевой вихрь”), в итоге носит название Lunar Plume Alleviation Device (“Лунное устройство для смягчения выхлопа”) или, коротко, Lunar PAD (обыгрывается то, что в английском языке “pad” означает еще и “площадка для старта/посадки”). Конструктивно Lunar PAD состоит из двух уровней: верхний представляет собой ровную площадку с небольшими прорезями для стока выхлопных газов.
Нижний уровень совмещает в себе несущие конструкции и газоходы для выхода выхлопных газов в стороны. Особенностью проекта является использование 3D-печати. Сначала строительный 3D-принтер формирует каркас, который, как это часто бывает в аддитивном производстве, использует сложные поверхности и эстетично смотрится.
Затем распечатанный каркас заливается наполнителем. В тестовом макете использовался основанный на цементе материал, но для лунных условий логично будет производить на месте застывающий или спекаемый строительный материал из реголита. Построенная конструкция достаточно прочна, чтобы выдержать взлет и посадку лунных модулей, и производит меньше пыли, уводя выхлоп двигателей в газоходы.
Еще на этапе строительства в модель установили датчики для определения температур, нагрузок и движения потока газов. В начале марта команда геофизических ракет из Техасского университета A&M доставила на испытательный полигон твердотопливный ракетный двигатель. Его установили над площадкой, запустили и посмотрели на информацию, зафиксированную датчиками. Испытания прошли успешно – площадка Lunar PAD благополучно выдержала симуляцию взлета/посадки, полученные данные не противоречат расчетным.
По проекту уже вышла первая научная публикация в материалах SciTech форума AIAA, а очень разношерстная группа студентов колледжей и университетов, разбросанных по всему США, может записать на свой счет участие в полноценном и успешном научно-техническом проекте, потенциально востребованном в будущих проектах лунных баз.
Любопытно также отметить, что компания ICON, предоставившая козловой 3D-принтер для проекта, занимается 3D-печатью домов и других сооружений. Также компания осенью прошлого года получила контракт от NASA на исследования и разработку системы строительства, которую бы можно было использовать на Луне. Под этот контракт и, потенциально, другие космические проекты, создано специальное подразделение компании. Проект получил название “Олимп”. А свеженарисованные рендеры уже пора переделывать – стараниями студентов, создавших Lunar PAD, изображенные посадочные площадки уже выглядят устаревшими.
