Penelitian baru meninjau berbagai teknik konstruksi regolit bulan, menyoroti kategorisasi dan evaluasi metode ini untuk mengoptimalkan efisiensi konstruksi bulan. Dokumen tersebut merinci rencana strategis untuk mengembangkan infrastruktur bulan dalam empat tahap, mulai dari laboratorium hingga habitat mandiri.
Para ilmuwan melakukan evaluasi kuantitatif terhadap teknik pemadatan dan pembentukan regolit bulan.
Ketika misi bulan beralih dari eksplorasi ke pembangunan dan penggunaan struktur, pembangunan di bulan menggunakan bahan-bahan lokal menjadi penting. Fokusnya adalah memperkuat dan membentuk tanah bulan untuk memaksimalkan sumber daya lokal dan mengurangi biaya transportasi dan pemeliharaan. Hingga saat ini, hampir 20 metode berbeda telah dikembangkan untuk membuat bahan bangunan dari regolit bulan, masing-masing dengan kebutuhan dan fitur unik.
Profesor Feng dari Universitas Tsinghua telah melakukan tinjauan komprehensif, klasifikasi yang tepat, dan evaluasi kuantitatif teknik pemadatan dan pembentukan regolit, menyoroti tantangan utama dan arah pengembangan di masa depan.
Berdasarkan mekanisme teknis ikatan dan kohesi antar partikel, teknologi pemadatan dan pembentukan regolit dapat dikategorikan menjadi empat kelompok: metode pemadatan reaksi (RS), sintering/peleburan (SM), pemadatan ikatan (BS), dan metode pembentukan kurungan (CF). . Teknik-teknik spesifik selanjutnya dikategorikan berdasarkan persyaratan implementasi, sehingga membentuk sistem komposisi teknologi yang kuat. Penelitian ini secara kuantitatif mendeskripsikan setiap teknik, merangkum proses dan parameter kinerja.
Dalam pemadatan reaksi, partikel regolit diikat bersama melalui senyawa yang bereaksi. Metode ini bergantung pada bahan reaksi yang diangkut dengan roket, dengan regolit lokal biasanya terdiri dari 60-95% dari keseluruhan campuran. Sintering/peleburan melibatkan perlakuan suhu tinggi pada regolit, dengan rasio in situ biasanya mencapai 100%. Namun, suhu pemanasan yang melebihi 1000℃ dapat menimbulkan tantangan terkait pasokan energi dan pengoperasian peralatan. Sebagai alternatif, solidifikasi ikatan menggunakan bahan pengikat untuk melekatkan partikel, dengan rasio in situ sebesar 65-95%.
Berdasarkan mekanisme teknis ikatan dan kohesi antar partikel, teknologi pemadatan dan pembentukan regolit dapat dikategorikan menjadi empat kelompok: metode pemadatan reaksi (RS), sintering/peleburan (SM), pemadatan ikatan (BS), dan metode pembentukan kurungan (CF). . Kredit: Charun Bao
Metode ini memerlukan suhu yang lebih rendah dan waktu pemadatan yang lebih singkat. Pembentukan kurungan menggunakan kain untuk membatasi regolit, membentuk komponen kantong regolit melalui pengekangan keseluruhan tanpa membangun hubungan antar partikel. Dengan rasio in situ hingga 99%, metode ini memerlukan persyaratan suhu dan waktu yang relatif rendah, sedangkan komponen yang terbentuk menunjukkan keunggulan tarik namun mungkin kurang kuat tekannya.
Evaluasi dan Penerapan Teknik
Dalam pencarian material yang hemat biaya dan berkinerja tinggi untuk konstruksi bulan, para peneliti menghadapi tantangan untuk meminimalkan konsumsi sumber daya, kebutuhan energi, dan kompleksitas operasional sambil memastikan keandalan di lingkungan bulan. Untuk mengatasi hal ini, tim peneliti memperkenalkan metode kuantifikasi 8IMEM, yang mencakup delapan indikator evaluasi dan ambang batas penilaian yang disesuaikan dengan kebutuhan konstruksi.
Berdasarkan hasil evaluasi, pengantongan regolith muncul sebagai teknik dengan nilai tertinggi, menuntut kebutuhan material, peralatan, dan energi yang lebih rendah serta memungkinkan pembentukan komponen besar dengan cepat. Hal ini menawarkan prospek yang menjanjikan untuk pembangunan bulan in situ dalam skala besar. Teknik sintering/peleburan secara konsisten mendapat peringkat tinggi, sementara teknik pengecoran menunjukkan kekuatan pengawetan yang luar biasa, sehingga cocok untuk pembuatan komponen penting. Teknik peleburan tenaga surya secara langsung memanfaatkan energi matahari, menjadikannya ideal untuk konstruksi dengan konsumsi energi rendah.
Untuk menyelaraskan dengan kondisi konstruksi bulan dan tujuan jangka panjang Stasiun Penelitian Bulan Internasional, rencana empat tahap yang komprehensif telah dirancang: Laboratorium, Stasiun Penelitian, Tempat Tinggal, dan Habitat. Setiap tahap memiliki fungsi spesifik dan tujuan konstruksi berbeda, memastikan pembangunan infrastruktur bulan yang progresif dan berkelanjutan. Tahap Laboratorium terutama mendukung proyek penelitian tak berawak, sedangkan tahap Stasiun Penelitian mengakomodasi astronot untuk misi penelitian ilmiah sementara. Tahap Residence dirancang untuk memenuhi semua kebutuhan pekerjaan dan kehidupan astronot di Bulan, menyerupai stasiun luar angkasa dalam fungsinya.
Terakhir, tahap Habitat dibayangkan sebagai habitat mandiri bagi kehidupan manusia dan stasiun pemancar untuk eksplorasi luar angkasa. Untuk mencapai tujuan konstruksi pada setiap tahapan, tim peneliti menganalisis lebih lanjut tujuan konstruksi struktur. Berdasarkan evaluasi kuantitatif, mereka mengusulkan teknologi tas regolith sebagai solusi pembangunan pangkalan bulan.
Dengan memanfaatkan wawasan yang diperoleh dari evaluasi komprehensif ini, para peneliti dapat membuat keputusan yang tepat mengenai teknik persiapan material, sehingga membuka jalan bagi upaya konstruksi bulan yang lebih optimal. Selain itu, usulan desain habitat bulan berdasarkan kantong regolith adalah referensi praktis untuk penelitian masa depan.
Referensi: “Konstruksi Skala Besar Bulan In Situ: Evaluasi Kuantitatif Teknik Solidifikasi Regolit” oleh Charun Bao, Daobo Zhang, Qinyu Wang, Yifei Cui dan Peng Feng, 24 Maret 2024, Rekayasa.
DOI: 10.1016/j.eng.2024.03.004
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
