Исследователи из Университета Пердью в США разработали метод создания аэрогеля — сверхлегкого изоляционного материала — из компонентов, которые можно получить на Луне. Об этом сообщается в исследовании, опубликованном в научном журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
По словам профессора химии Александра Вэя, поддержание долгосрочного присутствия на Луне потребует переосмысления того, как используются местные ресурсы. «Вместо того чтобы полагаться на Землю в поставках всего необходимого, мы изучаем, как материалы, уже доступные на Луне, включая отходы, генерируемые ее жителями, можно переработать во что-то необходимое для безопасных и пригодных для жизни сред обитания», — говорит он.
Для проверки этого подхода ученые использовали целлюлозу из бумажных отходов и имитатора реголита (лунной пыли) для создания аэрогелей.
Аэрогели служат отличными изоляторами, поскольку их структура может поддерживать до 99% пустого пространства, оставляя мало твердого материала, через который может проходить тепло; на Земле эти пустоты заполнены воздухом, а на Луне становятся вакуумом и почти не проводят тепло.
Для производства материала реголит, целлюлозные волокна из измельченной бумаги и воду перемалывают в планетарной мельнице с помощью тяжелых керамических шаров. Это расщепляет целлюлозу на тонкие нитевидные пряди диаметром менее 1 микрона — нанофибриллированную целлюлозу, которая увеличивает площадь поверхности и механическую целостность аэрогеля. Затем смесь замораживают.
Для экономии энергии ученые изучают лиофилизацию (сублимационную сушку): смеси замораживают и помещают в вакуум, чтобы удалить воду путем сублимации, когда лед превращается в пар без плавления. «Сублимационная сушка в конечном итоге более практична и устойчива для производства на Луне, потому что оборудование намного проще. Лунная поверхность обеспечивает естественный вакуум и температуру ниже нуля ночью, а воду, удаленную при сублимации, можно уловить и повторно использовать для замкнутого производственного цикла», — отмечает Вэй.
Исследователи приготовили аэрогели с разным соотношением реголита и целлюлозы, чтобы найти баланс между теплоизоляцией и механической прочностью. Аэрогели с наименьшим содержанием целлюлозы обычно обеспечивают лучшую изоляцию и наименьшую плотность, а увеличение доли реголита желательно из-за его обилия на Луне, однако более высокое содержание целлюлозы улучшает механические свойства — отсюда компромисс между изоляцией и структурной целостностью.
Ранее ученые создали зеркала из растений, отражающие больше 95% света.