SOZDANIE ANALOGA LUNNOGO GRUNTA DLYa EKSPERIMENTA PO SPEKANIYu

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Лунный реголит рассматривается в качестве основного сырья для потенциального создания инфраструктуры на Луне. Для опробования методов аддитивных технологий необходимо создание аналогов лунного реголита, имитирующих химико-минералогический состав. Среди земных материалов наиболее близким к реголиту является вулканический пепел. Пепел вулкана Толбачик обладает химическим и минеральным составом, схожим с лунным реголитом. Создан грунт-аналог, обладающий химическим и минералогическим составом, который сочетает в себе как морские, так и материковые особенности состава лунного реголита. Апробация этого аналога была выполнена методом лазерного спекания. Успешные эксперименты по спеканию с использованием тефры вулкана Толбачик позволили создать деталь со средней величиной микротвердости 630 HV.

作者简介

I. Agankin

Email: agapkin@geokhi.ru

E. Sorokin

Email: egorgothim@ya.ru

E. Matveev

编辑信件的主要联系方式.
Email: agapkin@geokhi.ru

参考

  1. Ким А., Лысенко А.М., Томилина Т.М. Конструкционные материалы из лунного реголита: отработка технологии селективного лазерного сплавления // Машины, технологии и материалы для современного машиностроения: сборник тезисов докладов конференции, посвященной 85-летию Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, Москва, 23 ноября 2023 г. М.: Типография ИМАШ РАН, 2023. 128–129.
  2. Abbondanti Sitta L., Lavagna M. 3D printing of Moon highlands regolith simulant // 69th Int. Astronaut. Congress (IAC), Bremen, Germany, 1–5 October 2018. P. 1–7.
  3. Agapkin I.A. Comparison of the grain size composition of Kamchatka volcanic ashes with lunar regolith // 53rd Lunar and Planet. Sci. Conf. 2022. V. 2678. 1992.
  4. Avdeiko G.P., Savelyev D.P., Palueva A.A., Popruzhenko S.V. Evolution of the Kurile-Kamchatkan Volcanic Arcs and dynamics of the Kamchatka-Aleutian Junction // Volcanism and Subduction: the Kamchatka Region. Am. Geophys. Union. Geophysical Monograph. Ser. 172. 2007. P. 37–55. https://doi.org/10.1029/172GM04
  5. Bao C., Zhang D., Wang Q., Cui Y., Feng P. Lunar in situ large-scale construction: Quantitative evaluation of regolith solidification techniques // Engineering. 2024. V. 39. P. 204–221. https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.03.004
  6. Caprio L., Demir A.G., Previtali B., Colosimo B.M. Determining the feasible conditions for processing lunar regolith simulant via laser powder bed fusion // Additive Manufacturing. 2020. V. 32. ID 101029. https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.101029
  7. Cesaretti G., Dini E., De Kestelier X., Colla V., Pambaguian L. Building components for an outpost on the lunar soil by means of a novel 3D printing technology // Acta Astronaut. 2014. V. 93. P. 430–450. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2013.07.034
  8. Chen Z., Li Z., Li J. et al. 3D printing of ceramics: A review // J. Eur. Ceram. Soc. 2019. V. 39(4). P. 661–687. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc. 2018.11.013
  9. Chen Z., Zhao Y., Chi X., Yan Y., Shen J., Zou M., Zhao S., Liu M., Yao W., Zhang B. and 6 co-authors. Geological timescales’ aging effects of lunar glasses // Sci. Adv. 2023. V. 9 № 45. https://doi.org/10.1126/sciadv.adi6086
  10. Chen Z., Zhang L., Tang Y. and Chen B. Pioneering lunar habitats through comparative analysis of in-situ concrete technologies: A critical review // Construction and Building Materials. 2024. V. 435. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.136833
  11. Exolith Lab (2022) LMS-1 Lunar Highlands Simulant – Fact Sheet, University of Central Florida, CLASS Exolith Lab, Feburary. [Online]. Available: https://cdn.shopify.com/s/files/1/0398/9268/0862/files/lms-1-spec-sheet-July2022.pdf?v=1659561374
  12. Farries K.W., Visintin P., Smith S.T., van Eyk P. Sintered or melted regolith for lunar construction: State-of-the-art review and future research directions // Construction and Building Materials. 2021. V. 296. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123627
  13. Farries K.W., Visintin P., Smith S.T. Direct laser sintering for lunar dust control: An experimental study of the effect of simulant mineralogy and process parameters on product strength and scalability // Construction and Building Materials. 2022. V. 354. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.129191
  14. Fateri M., Gebhardt A. Process parameters development of selective laser melting of lunar regolith for on‐site manufacturing applications // Int. J. Appl. Ceramic Technol. 2015. V. 12. № 1. P. 46–52. https://doi.org/10.1111/ijac.12326
  15. Fateri M., Gebhardt A., Khosravi M. Experimental investigation of selective laser melting of lunar regolith for in-situ applications // ASME Int. Mech. Engineering Congress and Exposition. 2013. V. 56185. V02AT02A008 (6 p.). https://doi.org/10.1115/IMECE2013-64334
  16. Ginés-Palomares J.C., Fateri M., Kalhöfer E., Schubert T., Meyer L., Kolsch N., Lipińska M.B., Davenport R., Imhof B., Waclavicek R., Sperl M., Makaya A. & Günster J. Laser melting manufacturing of large elements of lunar regolith simulant for paving on the Moon // Sci. Rep. 2023. V. 13. № 1. https://doi.org/10.1038/s41598-023-42008-1
  17. Global Volcanism Program, 2024. [Database] Volcanoes of the World (v. 5.2.1; 3 Jul 2024). Distributed by Smithsonian Institution, compiled by Venzke E. https://doi.org/10.5479/si.GVP.VOTW5-2024.5.2
  18. Goulas A., Binner J.G., Engstrøm D.S., Harris R.A., Friel R.J. Mechanical behaviour of additively manufactured lunar regolith simulant components // Proc. Institution Mechan. Engineers. Part L: J. Materials: Design and Applications. 2019. V. 233. № 8. P. 1629–1644. https://doi.org/10.1177/1464420718777932
  19. Goulas A., Friel R.J. 3D printing with moondust // Rapid Prototyping J. 2016. V. 22. № 6. P. 864–870. https://doi.org/10.1108/RPJ-02-2015-0022
  20. Granier J., Cutard T., Pinet P., Le Maoult Y., Chevrel S., Sentenac T., Favier J.J. Selective laser melting of partially amorphous regolith analog for ISRU lunar applications // Acta Astronaut. 2025. V. 226. P. 66–77. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2024.10.024
  21. Harvey B. Soviet and Russian Lunar Exploration. Berlin: Springer, 2007. 317 p. https://doi.org/10.1007/978-0-387-73976-2
  22. Hatch F.H., Wells A.K., Wells M.K. Petrology of the Igneous Rocks. London: Thomas Murby & Co, 1972. 551 p. https://doi.org/10.1017/S0016756800038073
  23. Isachenkov M., Chugunov S., Akhatov I., Shishkovsky I. Regolith-based additive manufacturing for sustainable development of lunar infrastructure – An overview // Acta Astronaut. 2021. V. 180. P. 650–678. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.01.005
  24. Korotev R.L. Geochemistry of grain-size fractions of soils from the Taurus-Littrow valley floor // Proc. 7th Lunar Sci. Conf., Houston, Tex., March 15–19. V. 1. (A77-34651 15-91). N. Y.: Pergamon Press, 1976. P. 695–726.
  25. Korotev R.L., Haskin L.A., Lindstrom M.M. A synthesis of lunar highlands compositional data // Proc. 11th Lunar and Planet. Sci. Conf., Houston, TX, March 17–21. V. 1. (A82-22251 09-91). N. Y.: Pergamon Press, 1980. P. 395–429.
  26. Laul J.C., Papike J.J. The lunar regolith: Comparative chemistry of the Apollo sites // Proc. 11th Lunar and Planet. Sci. Conf. Houston, TX, March 17–21. V. 2. (A82-22296 09-91). N. Y.: Pergamon Press,1980. P. 1307–1340.
  27. Laul J.C., Schmitt R.A. Chemical composition of Apollo 15, 16 and 17 samples // Proc. 4th Lunar Sci. Conf. 1973b. P. 1349–1367.
  28. Laul J.C., Vaniman D.T., Papike J.J., Simon S. Chemistry and petrology of size fractions of Apollo 17 deep drill core 70009–70006 // Proc. 9th Lunar and Planet. Sci. Conf. Houston, Tex., March 13–17, 1978. V. 2. (A79-39176 16-91). N. Y.: Pergamon Press, 1978a. 2065–2097.
  29. Liu T., Michael G., Zuschneid W., Wünnemann K., Oberst J. Lunar megaregolith mixing by impacts: Evaluation of the non-mare component of mare soils // Icarus. 2021. V. 358. ID 114206. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2020.114206
  30. Liu Y., Taylor L.A. Characterization of lunar dust and a synopsis of available lunar simulants // Planet. and Space Sci. 2011. V. 59. № 14. P. 1769–1783. https://doi.org/10.1016/j.pss.2010.11.007
  31. Long-Fox J.M., Landsman Z.A., Easter P.B., Millwater C.A., Britt D.T. Geomechanical properties of lunar regolith simulants LHS-1 and LMS-1 // Adv. Space Res. 2023. V. 71. № 12. P. 5400–5412. https://doi.org/10.1016/j.asr.2023.02.034
  32. Marov M.Y., Slyuta E.N. Early steps toward the lunar base deployment: Some prospects // Acta Astronaut. 2021. V. 181. P. 28–39. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.01.002
  33. McKay D.S., Heiken G., Basu A., Blanford G., Simon S., Reedy R., Bevan M.F., Papike J. The lunar regolith // Lunar Sourcebook. 1991. V. 567. P. 285–356.
  34. Neumann J., Ernst M., Taschner P., Perwas J., Kalms R., Griemsmann T., Eismann T., Bernhard R., Dyroey P., Wessels P., Grefen B., Baasch J., Stapperfend S., Linke S., Stoll E., Overmeyer L., Kracht D., Kaierle S. The MOONRISE-payload as proof of principle for mobile selective laser melting of lunar regolith // Int. Conf. Space Optics – ICSO. 2022. 2023. V. 12777. P. 2706–2714. https://doi.org/10.1117/12.2691126
  35. Papike J.J., Simon S.B., Laul J.C. The lunar regolith: Chemistry, mineralogy, and petrology // Rev. Geophys. Space Phys. 1982. V. 20. P. 761–826. https://doi.org/10.1029/RG020i004p00761
  36. Papike J.J., Simon S.B., White C., Laul J.C. The relationship of the lunar regolith <10 mm fraction and agglutinates. Part I: A model for agglutinate formation and some indirect supportive evidence // Proc. 12th Lunar and Planet. Sci. Conf. Houston, TX. March 16–20, 1981. V. 12B. P. 409–420.
  37. Pieters C.M. Mare basalt types on the front side of the Moon // Proc. 9th Lunar and Planet. Sci. Conf. Houston, Tex., March 13–17, 1978. V. 3. (A79-39253 16-91). N. Y.: Pergamon Press, 1978. P. 2825–2849.
  38. Portnyagin M., Duggen S., Hauff F., Mironov N., Bindeman I., Thirlwall M. & Hoernle K. Geochemistry of the late Holocene rocks from the Tolbachik volcanic field, Kamchatka: Quantitative modelling of subduction-related open magmatic systems // J. Volcanology and Geothermal Res. 2015. V. 307. P. 133–155. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2015.08.015
  39. Ray C.S., Reis S.T., Sen S., O’Dell J.S. JSC-1A lunar soil simulant: Characterization, glass formation, and selected glass properties // J. Non-Crystalline Solids. 2010. V. 356. № 44–49. P. 2369–2374. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2010.04.049
  40. Reitz B., Lotz C., Gerdes N., Linke S., Olsen E., Pflieger K., Sohrt S., Ernst M., Taschner P., Neumann J., Stoll E., Overmeyer L. Additive manufacturing under lunar gravity and microgravity // Microgravity Sci. and Technol. 2021. V. 33. P. 1–12. https://doi.org/10.1007/s12217-021-09878-4
  41. Schrader C., Rickman D., Mclemore C., Fikes J., Wilson S., Stoeser D., Butcher A., Botha P. Extant and extinct lunar regolith simulants: modal analyses of NU-LHT-1M and -2M, OB-1, JSC-1, JSC-1A and -1AF, FJS-/1 and MLS-1, NASA // Proc. Planet. and Terrestr. Mining Symp. (PTMSS) / Northern Centre for Advanced Technology, Inc. (NORCAT). Montreal, QC, Canada. Jun 9–11, 2008.
  42. Simon S.B., Papike J.J., Laul J.C. The lunar regolith: Comparative studies of the Apollo and Luna sites. Petrology of soils from Apollo 17, Luna 16, 20, and 24 // Proc. 12th Lunar and Planet. Sci. Conf. Houston, TX. March 16-20, 1981. V. 12B. Section 1. (A82-31677 15-91). New York and Oxford: Pergamon Press, 1982a. P. 371–388.
  43. Simon S.B., Papike J.J., Laul J.C. The Apollo 14 regolith: Petrology of cores 14210/14211 and 14220 and soils 14141, 14148, and 14149 // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 1982b. V. 87. № S01. P. A232–A246. https://doi.org/10.1029/JB087iS01p0A232
  44. Slyuta E.N., Grishakina E.A., Makovchuk V.Y., Agapkin I.A. Lunar soil-analogue VI-75 for large-scale experiments // Acta Astronaut. 2021. V. 187. P. 447–457. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.06.047
  45. Slyuta E.N., Grishakina E.A., Makovchuk V.Y., Uvarova A.V., Agapkin I.A., Mironov D.D., Nikitin M.S., Voznesensky E.A. Martian soil-analogue VI-M1 for large-scale geotechnical experiments // Planet. and Space Sci. 2024. V. 251. https://doi.org/10.1016/j.pss.2024.105959
  46. Slyuta E.N., Sorokin E.M., Agapkin I.A., Grishakina E.A., Makovchuk V.Yu., Mironov D.D., Turchinskaya O.I., Tretyukhina O.S., Uvarova A.V. Natural lunar test site on Earth // The 13th Moscow Sol. Syst. Symp. 13M-S3. 2022. P. 164–166.
  47. Smith M., Craig D., Herrmann N., Mahoney E., Krezel J., McIntyre N., Goodliff K. The Artemis program: an overview of NASA’s activities to return humans to the Moon // IEEE Aerospace Conf. 2020. P. 1–10. https://doi.org/10.1109/AERO47225.2020.9172323
  48. Steinberg G.S. Comparative morphology of lunar craters and rings and some volcanic formations in Kamchatka // Icarus. 1968. V. 8. № 1–3. P. 387–403. https://doi.org/10.1016/0019-1035(68)90087-0
  49. Stoeser D., Rickman D., Wilson S. Design and specifications for the highland regolith prototype simulants NU-LHT-1M and-2M. Report NASA/TM-2010-216438. 2011.
  50. Stroup T.L. Lunar bases of the 20th Century: What might have been // J. British Interplanet. Soc. 1995. V. 48. № 1. P. 3–10.
  51. Suhaizan M.S., Tran P., Exner A., Falzon B.G. Regolith sintering and 3D printing for lunar construction: An extensive review on recent progress // Progress in Additive Manufacturing. 2024. V. 9. № 6. P. 1715–1736. https://doi.org/10.1007/s40964-023-00537-1
  52. Taylor G.J., Warren P., Ryder G., Delano J., Pieters C., Lofgren G. Lunar rocks // Lunar Sourcebook, A User’s Guide to the Moon. 1991. P. 183–284.
  53. Taylor S.R. The Moon re-examined // Geochim. et Cosmochim. Acta. 2014. V. 141. P. 670–676. https://doi.org/10.1016/j.gca.2014.06.031
  54. Vaniman D.T., Labotka T.C., Papike J.J., Simon S.B., Laul J.C. The Apollo 17 drill core: Petrologic systematics and the identification of a possible Tycho component // Proc. 10th Lunar and Planet. Sci. Conf., Houston, Tex., March 19–23, 1979. V. 2. (A80-23617 08-91) N.Y.: Pergamon Press, 1979. P. 1185–1227.
  55. Walker R.J., Papike J.J. The Apollo 15 regolith – Chemical modeling and mare/highland mixing // Proc. 12th Lunar and Planet. Sci. Conf., Houston, TX, March 16-20, 1981. V. 12B. Section 1. (A82-31677 15-91). New York and Oxford: Pergamon Press, 1982. P. 509–517.
  56. Xu F., Ou J. Promoting international cooperation on the International Lunar Research Station: Inspiration from the ITER // Acta Astronaut. 2023. V. 203. P. 341–350. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2022.12.004
  57. Xu J., Sun X., Cao H., Tang H., Ma H., Song L., Li X., Duan X., Liu J. 3D printing of hypothetical brick by selective laser sintering using lunar regolith simulant and ilmenite powders // 9th Int. Symp. Adv. Optical Manufacturing and Testing Technologies: Subdiffraction-limited Plasmonic Lithography and Innovative Manufacturing Technology. 2019. V. 10842. P. 38–48. https://doi.org/10.1117/12.2505911
  58. Yap C.Y., Chua C.K., Dong Z.L., Liu Z.H., Zhang D.Q., Loh L.E., Sing S.L. Review of selective laser melting: Materials and applications // Appl. Phys. Rev. 2015. V. 2. № 4. https://doi.org/10.1063/1.4935926
  59. Zheng Y., Wang S., Ziyuan O., Yongliao Z., Jianzhong L., Chunlai L., Xiongyao L., Junming F. CAS-1 lunar soil simulant // Adv. Space Res. 2009. V. 43. № 3. P. 448–454. https://doi.org/10.1016/j.asr.2008.07.006

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».