Космонавты на МКС замешивают цемент: Все ради мечты о Луне

Космонавт Мэтью Доминик

Прямо у вас над головой космонавт Мэтью Доминик смешивает в пакетиках какие-то порошки, смачивает кипятком, и прячет в холодильник. На МКС готовят космический бетон, сообщает НАСА. Строительство лунной станции не за горами (все еще надеются специалисты). Надо учиться делать бетон прямо на месте.

НЕТ НА ЛУНЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ РЫНКОВ

Где будут жить люди на Луне? Уже понятно, что с Земли можно притащить только жилую капсулу, в которой двоим едва развернуться. Остальное – сами. Вне зависимости от того, что выберут первые поселенцы. Может, глубокие пещеры, укрывающие от радиации и перепадов температуры. А может, освоятся прямо на поверхности – придется строить из подручных материалов.

И, казалось бы, подручных-то полно. Луна – каменная! Но не все так просто.

Может, это инерция мышления, а может, в самом деле так лучше, но инженерная мысль пока что крутится вокруг бетона. Бетон, если опустить бесчисленные нюансы, это цемент, смешанный с чем-то вроде гальки и камешков. Камешки на Луне, конечно, в изобилии. А вот откуда взять цемент?

Опять же, игнорируя тонкости, цемент – это в основе известь, в которую добавили кое-что еще. Римляне (именно они считаются изобретателями технологии) когда-то смешали известь с вулканическим пеплом, и заметили, что смесь, твердея, делается каменной. Уже тогда экспериментировали, что бы такое в известь подмешать, и много вариантов нашли, но сама известь фигурировала неизменно. Создавая цементные стенки, середину римляне заполняли чем угодно, от битого кирпича до булыжников, и так получали бетон (кстати, крепкий).

Но с известью в космосе проблема. Известь (продукт обжига известняков или мела) – материал органический. На Земле его колоссальные залежи образовали моллюски и прочие мелкие морские организмы, имевшие раковину. На Луне, конечно, известняков как таковых нет. Как нет и воды (того, что есть, едва хватит, чтобы порадоваться ей в пробирке, а никак не мешать бетон).

СЛИШКОМ МНОГО ПУЗЫРЬКОВ

Ученые рассудили, что решать проблемы надобно по мере их поступления, и еще в 2019-м провели на МКС первый цементный опыт. Тогда предполагалось, что все ингредиенты есть. А вот как на продукт повлияет невесомость?

На МКС доставили трикальцийсиликат, гашеную известь и дистиллированную воду. Продукт внимательно изучили. Оказалось, изучать было что.

Во-первых, и это приятная новость, космический цемент оказался на радость однородным. Кто видел, как заливают фундамент, замечал, как рабочие, пока не застынет, мешают смесь в опалубке, и это тяжелая работа. Гравитация сортирует смесь слоями, более тяжелое уходит вниз. Это делает цемент менее прочным. В невесомости (и на Луне) такого нет, ура.

Во-вторых, и это уже не столь отрадно, цемент оказался более пористым. Пузырьки газа не рвались вверх, а оставались в теле будущего искусственного камня. С одной стороны, оно и хорошо, материал будет лучше держать тепло. С другой, а что с прочностью?

НАСА взялось исследовать полученные тогда материалы, о результатах особо не сообщали. И в этот раз в пресс-релизе агентства фигурируют некие секретные ингредиенты. Значит, успехи есть, решили о них не трезвонить.

СЕКРЕТНЫЙ ОПЫТ

Согласно скупому отчету, Доминик смешивает «имитатор лунного грунта» (что бы это ни значило), жидкий раствор цемента и «некоторые другие материалы». Все это пока полежит в холодильнике, чтобы имитировать лунную ночь. А там посмотрим.

С имитатором грунта все понятно – это некие камешки, видимо, как на Луне, вулканические; они должны образовать бетон. А вот жидкая смесь цемента и «другие материалы» — это интересно. Видимо, инженеры нашли способ доставить известь на Луну в компактной форме, в виде какого-то концентрата. Привезут канистру, а ее на целый дом хватит. Помочь должны и «другие материалы», вероятно, какие-то химические вещества, которые устранят недостатки космического цемента. Тайны, тайны.

Но вода пока что остается незаменимой. И это самое слабое звено всей технологии. Как бы ни старались первые поселенцы на Луне извлечь лунную воду, ее будет в лучшем случае литры.

Так что же они ковыряются, на что рассчитывают?

СКОЛЬКО БУДЕТ СТОИТЬ ЛУННЫЙ ДОМ

Лунная гонка в самом разгаре, и участники секретят результаты. Судя по косвенным данным, китайцы решили обойтись без цемента (и это мудро).

У них в планах сначала забросить на Луну роботов, которые и построят дом для людей. Роботы вырежут блоки из грунта с помощью лазера. Затем сложат из них сооружение. Как скреплять? Об этом не говорят, но вариантов-то миллион. Некий суперклей, или внутренняя отделка (нечто вроде внутренней капсулы, которая прикрепится к каменным стенкам). Вот такая технология выглядит реалистичной.

Реально на Луне получить и цемент, ничего особо не завозя. В самом деле, на Луне, вы удивитесь, полно кислорода. Но он связан в породе в виде оксидов. Откуда он там взялся, сие упустим, но в целом кислород – просто химический элемент, который вполне себе существует помимо «жизни».

Извлекая кислород, мы можем синтезировать воду. Также мы вполне можем подобрать аналог извести из местных пород, и окислить (обжечь) ее: так в нашем распоряжении окажется вполне себе цемент. Все это потребует колоссальной энергии, но уж ее-то на Луне много. Солнце! Светит себе, не меркнет, только успевай развернуть солнечные панели.

И вы, конечно, понимаете, что гладко на бумаге, а в реальности – это не технологии сегодняшнего дня. Как и, положа руку на сердце, роботы, режущие камни лазером. Стоить такой дом будет миллиарды, а окупится ли? У ученых много надежд то на некие лунные минералы, которых на Земле нет. То хотят там энергию добывать, сюда поставлять. Но все это прожекты. Так что прямо завтра – не окупится.

Тем не менее, люди рвутся, люди пытаются, и новые эксперименты на МКС тому подтверждение.