3Dプリント土壌シミュレートを用いた月面ブリックが月面基地の基礎になる可能性

Researchers from Huazhong University of Science and Technology (HUST) may have unlocked how to build sustainable structures on the moon and beyond for a fraction of the cost previously required. The new concept involves using lunar soil mixtures to create bricks. Here’s everything you need to know.

資材なしでは建設できない？

この戦略は、計画中の国際月面基地にとって極めて重要です。建築資材や建設用品を持ち込むことは不可能だからです。過去5年間で、物体を軌道に打ち上げる際の1ポンド当たりの価格は数千ドルから数百ドルへと大幅に下がったものの、依然として現実的ではありません。そのため、中国の研究者は利用可能な資源を活用することに注目しました。

月面土壌の問題

月面土壌は地球の土壌と多くの点で異なります。月は宇宙の真空中にあり、地球の大気が防いでいる宇宙放射線が降り注ぎます。この独特で過酷な環境は地球の重力の1/6しかなく、月の土壌を構成する微小な粒子は地球の土壌よりもはるかに長く浮遊し続けます。
月面土壌はガラスのように鋭いエッジを持ち、かん軽にかき乱され、浮遊するため、取り扱いがさらに困難です。研究者にとって、この土壌は機材に重大な問題を引き起こし、肺に非常に有害です。これらの問題だけでも十分でない場合、月は常に活発な地震波を経験しています。月震は大量の土壌粉塵雲を発生させ、状況をさらに悪化させます。

月面ブリックの研究

中国の研究者は、月で最も豊富な資源から目を背けることはしませんでした。代わりに、この危険な粉塵をブリックに変換する装置を計画しています。これらの月面ブリックは、独自の3Dプリントロボットで製造されます。このアプローチにより、宇宙飛行士はより重要な作業に集中でき、危険な月の粉塵への曝露を抑えることができます。

研究者は、戦略の一環として5種類のシミュレートされた月面土壌組成を作成しました。3種類の土壌混合物は、月で見られるさまざまな土壌タイプを模倣するよう設計されています。特に、月の粉塵の主成分は玄武岩と斜長石です。これらは場所に応じて異なる層に存在します。さらに、チームは研究の一部として3つの異なる焼結手法を利用しました。

月面ブリックのテスト

エンジニアはシミュレートされた月面土壌の作成に成功し、3Dプリントロボットはこの月の粉塵をブリックに変えることができました。これらのブリックはさまざまな混合物で構成されており、チームは各タイプの性能テストを実施し、最適な建材ミックスに基づいてキャンプを建設する最適な場所を決定できました。
チームは各混合物が耐えられる荷重をテストしました。また、熱試験により、ブリックが月が経験する激しい温度変動に耐えられるかを確認しました。これらの温度変動は100度以上になることがあり、建材が異なる温度で曲がったり伸びたりする際に大きなストレスがかかります。

宇宙での月面ブリックテスト

ブリックは地上テストを完了し、宇宙へ持ち込む準備が整いました。具体的には、中国の宇宙ステーションで開始予定の宇宙性能テストを受けます。ブリックは天舟-8貨物宇宙船でステーションに運ばれる予定です。
軌道に入ると、研究者は月特有の環境条件とそれが月面ブリックの性能と耐久性に与える影響を調査します。チームは、放射線の増加と激しい温度変化がブリックの崩壊を引き起こすかどうかを確認したいと考えています。なお、テストは2025年中頃までにブリックを軌道上に配置する予定です。

月面ブリックが業界にもたらす利点

エンジニアが地球からの輸入品ではなく、現地資源を利用したがる理由は明白です。一見すると月にはあまりものがありませんが、月面土壌の独特な化学組成は優れた建築資源であることが証明されています。

より強い

データによると、月面ブリックはほぼすべての面で地上の同等品を上回っています。耐久性においてコンクリートや赤レンガを超えており、テスト結果は月面ブリックが約3倍の強度を持つことを示しています。この追加の強度により、建設者はより少ない資源で構造物を作ることが可能になります。

自動化プロセス

この研究のもう一つの大きな利点は、月面土壌を処理し現場でブリックを作成できる特殊な3Dプリント装置の開発です。このロボットは、宇宙飛行士に不要なリスクを負わせることなく月面基地を構築する上で重要な役割を果たします。ロボットは土壌を取り込み、圧縮し、十分に加熱して強靭なブリックを生成します。

独自のデザイン

プロセスにおける付加製造の使用は、さらなる創意工夫とイノベーションへの扉を開きます。すでに、いくつかの3D住宅印刷プロジェクトは、複雑な構造壁の使用が暖房コストと材料廃棄を削減できることを示しています。月面環境は独特です。そのため、月面ブリックプリンターは建築セクターを変える可能性のある新しい実験的デザインを作り出すことができます。

月面ブリック研究者

華中科技大学（HUST）は、丁烈雲が率いる研究を主催しました。このプロジェクトは、今年初めに中国が発表した大規模な国際月面研究ステーションの一部です。このプロジェクトは、永続的な月面拠点を創出し、深層研究、短時間の宇宙打ち上げなどを可能にします。

月面ブリックから恩恵を受ける可能性のある企業

この研究がもたらす数多くのブレークスルーから恩恵を受けられる産業や企業は多数あります。例えば、月面土壌の理解が深まれば、人類が将来月を植民地化することが容易になります。このように、月面ブリックの研究は、サバイバルのために資材を持ち込む戦略から、現地で自律的に運用する戦略への転換を示しています。以下は、この研究から恩恵を受ける可能性のある企業の一例です。

Rocket Lab

Rocket Labは2006年に衛星打ち上げ企業として設立されました。同社は、宇宙への物資の1ポンド当たりの価格を削減する波に属しています。現在、同社は小型衛星を専門としており、これは市場で最も活発なセクターの一つです。

(RKLB )

Rocket LabのElectron打ち上げ機は、民間企業と政府機関の両方と協力して衛星を軌道に投入しています。現在、米国防総省、NASAとの契約があり、Gateway Pathfinderミッションでも重要な役割を果たしました。特に、Rocket Labは今年も成長を続け、最近史上最高値を記録しています。そのため、賢い「買い」と見なされています。

月面ブリックロードをたどる

月面ブリックが正式な選択肢になるまでには、まだ多くのテストが必要です。しかし、研究者はこれらのアイテムが月の旅行者にどのように役立つかを説明する説得力のある議論を提示しています。現時点では、月面ブリック概念に関するさらなる研究と、それが人類の新たな目的地への到達をどのように支援するかが期待できます。

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