建造月球着陆台的方法可能涉及微波月球土壤

建立月球基地对于美国在新的太空竞赛中至关重要，而建造安全且具有成本效益的着陆台让航天器着陆将是关键。

这些垫子必须阻止月球尘埃和颗粒在火箭起飞或降落时以超过每小时10,000英里的速度喷砂周围的一切，因为没有空气可以减缓火箭羽流的速度。

然而，如何建造这些着陆台还不是很清楚，因为将材料和重型设备运送到超过230,000英里的太空很快就会变得成本高昂。

这就是为什么中佛罗里达大学的研究人员正在开展一项由NASA资助的项目，以寻找建造月球着陆台的方法，以确保人员和设备的安全，同时又经济且易于在太空中建造。这项工作由国防和航天制造公司Cislune领导，包括亚利桑那州立大学的研究。

该团队发现，使用微波融化月球土壤的方法，再加上UCF开发的选矿或分选技术，可能是最佳选择。

研究结果最近发表在《新空间》杂志和提交给美国国家航空航天局的一份报告中。

“在月球上存在对我们国家来说具有重要的战略意义，因为太空资源的经济价值非常高，”该研究的合著者菲尔梅茨格说。他是位于UCF的佛罗里达空间研究所的行星科学家。

美国计划作为Artemis任务的一部分重返月球，首次载人登月预计将于2025年作为ArtemisIII的一部分进行。未来的任务将建立栖息地、资源提取设备等。

基于对四种不同构造方法(包括内外着陆垫环的不同组合)的分析，发现使用微波的熔化或烧结方法是最具成本效益的，只要运输到月球的成本保持在以上水平根据这项新研究，每公斤100,000美元(约合每磅45,000美元)。

当与UCF开发的新选矿技术相结合时，烧结变得更加经济，该技术使用磁场将最适合微波的矿物带到地表。UCF的研究人员在发现许多最适合微波加热的矿物质也最具磁性后设计了这项技术。这些发现记录在提交给NASA的新报告中。

“我们已经证明，通过根据磁化率对粒子进行分类，我们可以将微波吸收率提高70%至80%，”Metzger说。

研究人员说，建造过程可以由漫游者进行，漫游者会挖出土壤，用磁场对其进行分类，将其分层回到表面，然后用微波将其熔化。

NewSpace研究发现，当运输成本超过每公斤100,000美元时，第二个最具成本效益的方法是基于摊铺机的着陆垫。

此外，一旦运输成本降至每公斤100,000美元以下，由于规模经济和火箭的可重复使用性，基于聚合物的着陆垫将成为比烧结和摊铺机更具竞争力的着陆垫外部建造方法。

Metzger说，每种方法都必须权衡取舍，例如能源和建筑成本，这是必须考虑的。

“数据告诉我们，烧结实际上是最好的方法，因为它确实需要一些能源，但能源成本低于建造成本和将消耗品带到月球的成本，”Metzger说。

Cislune的创始人兼首席执行官ErikFranks表示，月球和火星的表面建设与地球上的建设截然不同。

他说：“混凝土和钢铁在地球上被广泛使用，它们是基于丰富的水、煤炭和空气的工业数千年的发展和扩大而产生的。”“在其他星球上，我们没有任何化石燃料，空气和水比黄金更有价值。将需要不同的工艺，UCF和Cislune正在共同努力，通过微波烧结和土壤选矿等创新解决方案来解决这些问题。“

研究人员使用UCFExolith实验室的高保真月球土壤模拟物进行微波和磁化率实验，并使用计算机模拟来模拟不同月球着陆台建造方法的经济成本。

对于月球土壤模拟实验，发现玄武岩玻璃、古铜矿和钛铁矿是一些最具磁性和微波敏感性的矿物。

“我们的结果非常好，”弗兰克斯说。“精心选矿使得风化层的微波加热更加节能，所以我们只需要带上太阳能电池板，就可以将月球污垢加工成着陆台和建筑物等结构。”

梅茨格说，这项研究不仅对建立美国在月球上的存在很重要，而且对于通过不对其他国家的设备和设施进行喷砂处理来维持外交关系也很重要。

“我认为，对于美国和共享我们的民主价值观的友好国家联盟来说，真正至关重要的是在太空中带头建立共享空间的方法并建立从太空中造福整个世界的口袋，而不仅仅是冒着让别人去做的风险，”梅茨格说。

该研究的下一步包括开发项目，以创建改进的微波加热硬件原型，并在类似月球的真空条件下测试该技术。

新空间研究的合著者是亚利桑那州立大学雷鸟全球管理学院的GregAutry。FSI的助理科学家DhakaSapkota领导了磁选矿实验并与人合着了选矿报告。