Bilim insanları ayda nasıl bir üs kurmayı planlıyor?

Gelişmiş mikrodalga ısıtma verimliliğinin önemli bir kaynağını bekleyin.

NASANASA’nın Artemis programı, insanlı bir ay keşif girişiminin parçası olarak bir ay üssü kurmayı hedefliyor. Ancak halkın bu uzay üssüne ilişkin beklentileri, popüler bilim kurgu filmlerinde tasvir edilenlerden farklı olabilir. Ay üssü inşa etmek, çok çeşitli inşaat malzemeleri gerektirir ve bu da önemli nakliye maliyetleri gerektirir. Bu malzemelerin roketler kullanılarak Dünya’dan fırlatılması gerekiyor.

Yapı malzemelerinin Dünya’dan Ay’a taşınması pahalı ve zaman alıcı olduğundan, Ay üssü oluşturmak için yerel malzemelerin kullanılması gerekiyor. Yerel malzemeleri kullanarak bir ay üssü inşa etmenin umut verici bir yolu, ay toprağını (toprağı) erime noktasının altında sertleştiren mikrodalga tavlamadır.

Ay toprağının lazerler, güneş enerjisi ve mikrodalgalar kullanılarak sinterlenmesi sürecine ilişkin aktif araştırmalar şu anda dünya çapında yürütülmektedir. Bu teknolojiler arasında, ay toprağının mikrodalga sinterlenmesi, NASA ve Avrupa Uzay Ajansı da dahil olmak üzere çeşitli kurumlar tarafından geliştirilen öne çıkan bir teknolojidir.Avrupa Uzay Ajansı) ve Kore İnşaat Mühendisliği ve İnşaat Teknolojisi Enstitüsü (KICT, Başkan Kim Byung-sook).

Mikrodalga sinterleme üzerine araştırma

Kore Teknoloji Enstitüsü Gelecek ve Akıllı Bina Araştırma Departmanından Dr. Hyo-sung, Shin liderliğindeki bir araştırma ekibi (Dr. Gangwon, Lee, Dr. Young-jae, Kim ve Dr. Hyun-woo, Jin) şu anda mikrodalgada kalıplanmış ay toprağını taklit eden tuğlalar üzerinde bir çalışma yürütüyor. Bu araştırmada seramik pişirmeye benzer sinterleme teknikleri kullanılıyor ve katı tuğlalar oluşturmak için sıcaklığı yükseltiliyor.

Ay regolitini taklit eden malzemelerden yapılan tuğlalar, betona benzer şekilde 20 MPa’nın üzerinde bir dayanıma sahiptir. Mikrodalga ısıtma, malzemenin dielektrik özelliklerine bağlıdır, bu nedenle ay regolitinin dielektrik özelliklerinin ayrıntılı bir şekilde incelenmesi gereklidir. Şu anda, Ay regolitlerinin değişen sıcaklıklarda mikrodalga ısıtmaya nasıl tepki verdiğine dair yeterli araştırma yok.

Ay malzemelerinin araştırılması

Mikrodalga sinterleme araştırmasının bir parçası olarak araştırma ekibi, Kore Ay Simulantı (KLS-1) ve ilmenitin (demir titanat) farklı sıcaklıklarda dielektrik özelliklerini araştırdı. İlmenit Ay’da bol miktarda bulunan bir mineraldir ve mikrodalga ısıtmanın verimliliğini arttırdığı bilinmektedir. Ancak ilmenitin dielektrik özellikleri ve mikrodalga ısıtma sırasındaki davranışı üzerine detaylı çalışmalar yapılmamıştır.

Araştırma sonuçları, ay regolit simülasyonunun mikrodalgaların şeffaflık özelliğine sahip olduğunu; Bu da onları ısıtmayı zorlaştırıyor. Bununla birlikte, ilmenit (demir titanat), benzersiz kristal yapısı nedeniyle mikrodalgalarla güçlü bir şekilde etkileşime girerek yüksek sıcaklıklara hızlı ısınmaya olanak tanır. Ek olarak, simüle edilmiş ay regoliti ve ilmenitin kristal yapılarının analizi, minerallerin mikrodalgalarla artan etkileşimlerine katkıda bulunan ana faktörleri başarıyla ortaya çıkardı.

Ay tabanının yapımında mikrodalga sinterleme kullanılarak yerel bir kaynak olan ilmenitin bir ısıtma elemanı olarak kullanılması, yapı malzemesinin verimli ve hızlı bir şekilde üretilmesi anlamına gelir. Kore Teknoloji Enstitüsü’nden Dr. Young Jae Kim, bu araştırmanın gelecekteki ay keşifleri ve ay üssü inşaatı için mikrodalga teknolojisinin geliştirilmesinde önemli bir temel oluşturacağı yönündeki beklentisini dile getirdi.

Referans: Youngjae Kim, Hyunwoo Jin, Jangjoin Lee, Byunghyun Ryu ve Heo Sung Shin, 13 Mayıs 2024, “Kore ay simülasyonları ve ilmenitin sıcaklığa bağlı dielektrik özellikleri: Ay mikrodalga işleme potansiyeli”, İnşaat ve inşaat malzemeleri.
DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2024.136599

Bu çalışma KICT araştırma programı çerçevesinde gerçekleştirilmiştir (Proje No. 20230081-001, Ekstrem koşullarda TRL6 üzerinde çevresel bir simülatörün geliştirilmesi ve ileri inşaat teknikleri; Proje No. 20230144-001, Uzay Mimarisi: Temel teknolojinin geliştirilmesi) Ay’da yaşam alanları inşa etmek için) Bilim, Bilgi Teknolojileri ve İletişim Bakanlığı tarafından finanse edilmektedir.