Последний раз люди были на Луне в 1972 году. С тех пор, развивая науку и технику, мы готовимся к возвращению на спутник Земли для более длительных миссий. Одно из важных направлений исследований — космическое земледелие.
В 2026 году NASA собираются доставить на Луну миниатюрные теплицы для экспериментов с ряской, резуховидкой Таля и капустой. А вот их коллеги из NTNU Social Research совместно с исследовательской организацией SINTEF подошли к вопросу обеспечения астронавтов свежими овощами с другой стороны — они считают, что теплицы можно построить из лунного грунта.
Понятно, что астронавты не смогут привезти с Земли много строительных материалов. Так что логичным было оценить потенциал того, что будет в их распоряжении: лунного реголита. Теплицы должны будут соответствовать непростым условиям: отсутствию жидкой воды и ветра, сильной радиации, огромным перепадам температур и умеренной силе тяжести.
Сначала исследователи создали материал, похожий по составу и свойствам на реголит. И при помощи 3D-принтера напечатали из него бетон. Однако, оценив свойства материала и условия на Луне, они обнаружили, что это не лучшее решение. Невозможно использовать систему на водной основе в вакууме, существующем на Луне, если только вы не находитесь внутри помещения под давлением.
Тогда учёные решили попробовать технологию, аналогичную той, по которой производят шарики из керамзита. Её преимущество в том, что потребуется лишь небольшое количество углерода. Лунный реголит содержит довольно много оксида железа. Если астронавты добавят небольшое количество углерода (в качестве источника которого выбрали сахар), а затем нагреют его примерно до 1200 градусов по Цельсию, они смогут заставить материал расширяться, и он станет более теплоизолирующим и лёгким. Такой температуры можно достичь на Луне, используя концентрированный солнечный свет или электрические печи с солнечными батареями.
Полученный материал исследователи SINTEF назвали LER (лёгкий расширенный реголит).
Из реголита планируют создать блоки, из которых можно построить куполообразные теплицы на полюсах Луны. Это место выбрано потому, что на полюсах Луны есть лёд, который можно будет использовать для выращивания растений.
После постройки теплиц космонавты должны будут изготовить водонепроницаемые контейнеры для выращивания растений. Авторы исследования рассказали:
— На Луне серы не так много, но если астронавты смогут её добыть, её будет достаточно, чтобы сделать водонепроницаемые ящики для выращивания. Сера имеет низкую температуру плавления (120 градусов Цельсия) и может наноситься на LER в жидкой форме до его затвердевания, образуя водонепроницаемое покрытие.
Сотрудники NTNU Social Research Софи Лабонноте-Вебер и Ойвинд Мейделл Якобсен создали контейнеры по этой технологии в лабораторных условиях и приспособили их для гидропонного выращивания. Лабонноте-Вебер рассказала:
— Мы выращивали салат, который подвергали воздействию легкого расширенного реголита, чтобы посмотреть, повлияет ли это на его рост.
Проект выглядит многообещающим и реализуемым. Лабоннот-Вебер считает, что их разработка будет полезна не только для космических миссий на Луну и Марс, но и будет способствовать инновациям на Земле:
— Население мира постоянно увеличивается, и нам нужно есть больше растительной пищи. Мы должны производить её сами. Знание наиболее эффективных способов выращивания растений будет полезным в будущем. То, что мы сделали здесь, легко перенести на условия Земли.
Учёные также оценили возможность питания астронавтов в течении длительного периода выращенными в теплицах из реголита овощами, а так же функциональность, долговечность и простоту масштабирования теплиц.
