Ученые ищут способ 3D-печати аккумуляторов на Луне из подручных материалов

Группа ученых из Техасского университета в Эль-Пасо (UTEP) и Государственного университета Янгстауна (YSU) совместно со специалистами NASA разрабатывает способ 3D-печати аккумуляторов на Луне с использованием подручных материалов. Цель проекта, который оценивается в $2,5 млн, — обеспечить энергией астронавтов, которые в будущем полетят на Луну и на Марс.

Энергия во время таких миссий нужна будет для обеспечения работы роверов, обогрева и освещения жилищ и лабораторий, для экспериментов и много всего другого. Давать эту энергию будут солнечные батареи, однако доставлять для них аккумуляторы с Земли будет сложно и дорого, поэтому ученые хотят найти способ организовать производство панелей прямо на месте.

Результаты этого потенциально революционного исследования, как отметил профессор аэрокосмической техники и машиностроения и заместитель декана Инженерного колледжа UTEP Эрик Макдональд, можно будет использовать не только во время космических миссий, но и на Земле.

Ученые также хотят найти способ производить батареи практически любой требуемой формы, чтобы их затем можно были встраивать в стены жилых помещений или внутри другого оборудования для экономии пространства.

В рамках этого проекта ученые рассматривают 2 метода 3D-печати в космосе:

• Первый способ предусматривает экструзию материала (material extrusion), при котором принтер производит изделия в окончательной форме.
• Второй способ (vat photopolymerization или VPP) подразумевает использование чана с фотополимерной смолой для построения объекта слой за слоем.

Но есть проблемы и вопросы, которые ученым еще предстоит решить. Так, на сегодняшний день основные энергосистемы МКС использует литий-ионные аккумуляторы, доставленные с Земли, но на Луне и Марсе чрезвычайно мало лития, доступного для добычи. Поэтому специалисты изучают возможность использования ионов натрия, которые в достаточном количестве присутствуют на и Луне, и Марсе. Исследователи планируют изучить химию натрий-ионных аккумуляторов и возможные решения для печати, после чего можно будет приступить к испытаниям.

Авторы проекта также планируют работать над извлечением материалов для батарей и прекурсоров для натрий-ионных батарей из лунного и марсианского реголита — поверхностного слоя сыпучего лунного грунта. Ученые уже разработали и использовали 3D-печать VPP для создания сырья из композитной смолы для каждой части предлагаемых блоков накопления энергии — электродов, электролитов и токосъемников.