Se han empleado casi 20 técnicas para preparar materiales de construcción a base de regolito, cada una con distintos requisitos y capacidades. El profesor Feng de la Universidad de Tsinghua ha realizado una revisión exhaustiva, una clasificación precisa y una evaluación cuantitativa de las técnicas de formación y solidificación del regolito, arrojando luz sobre los desafíos clave y las direcciones de desarrollo futuro. El artículo se publica en la revista Engineering. .

Según los mecanismos técnicos de unión y cohesión entre partículas, las tecnologías de formación y solidificación de regolito se pueden clasificar en cuatro grupos:métodos de solidificación por reacción (RS), sinterización/fusión (SM), solidificación por enlace (BS) y formación de confinamiento (CF). . Las técnicas específicas se clasifican aún más en función de los requisitos de implementación, estableciendo un sistema de composición tecnológica sólido. Esta investigación describe cuantitativamente cada técnica, resumiendo procesos y parámetros de rendimiento.

En la solidificación por reacción, las partículas de regolito se unen entre sí a través de compuestos que reaccionan. Este método se basa en materiales de reacción transportados por cohetes, y el regolito local suele comprender entre el 60 % y el 95 % de la mezcla total.

La sinterización/fusión implica someter el regolito a un tratamiento a alta temperatura, con proporciones in situ que comúnmente alcanzan el 100%. Sin embargo, las temperaturas de calefacción que superan los 1000 °C pueden plantear desafíos en cuanto al suministro de energía y el funcionamiento del equipo.

Alternativamente, la solidificación por enlace utiliza aglutinantes para adherir partículas, con una proporción in situ del 65% al ​​95%. Este método requiere temperaturas más bajas y menos tiempo para la solidificación. La formación de confinamiento emplea tela para restringir el regolito, formando componentes de bolsa de regolito a través del confinamiento general sin establecer conexiones entre las partículas. Con una proporción in situ de hasta el 99 %, este método exige requisitos de temperatura y tiempo relativamente bajos, mientras que los componentes formados exhiben una ventaja de tracción pero pueden carecer de suficiente resistencia a la compresión.

En la búsqueda de materiales rentables y de alto rendimiento para la construcción lunar, los investigadores enfrentan el desafío de minimizar el consumo de recursos, los requisitos de energía y la complejidad operativa, garantizando al mismo tiempo la confiabilidad en el entorno lunar. Para abordar esto, el equipo de investigación presenta el método de cuantificación 8IMEM, que abarca ocho indicadores de evaluación y umbrales de puntuación adaptados a las necesidades de construcción.

Según los resultados de la evaluación, el ensacado con regolito surge como la técnica mejor calificada, ya que exige menores requisitos de material, equipo y energía y permite la formación rápida de componentes de gran tamaño. Ofrece perspectivas prometedoras para la construcción lunar in situ a gran escala.

Las técnicas de sinterización/fusión constantemente ocupan un lugar destacado, mientras que las técnicas de fundición exhiben una resistencia de curado excepcional, lo que las hace adecuadas para la fabricación de componentes críticos. Las técnicas de fusión solar aprovechan directamente la energía solar, lo que las hace ideales para construcciones de bajo consumo energético.

Para alinearse con las condiciones de construcción lunar y los objetivos a largo plazo de las Estaciones Internacionales de Investigación Lunar, se ha diseñado un plan integral de cuatro etapas:Laboratorio, Estación de Investigación, Residencia y Hábitat. Cada etapa tiene funciones específicas y objetivos de construcción distintos, asegurando un desarrollo progresivo y sostenible de la infraestructura lunar.

La etapa del Laboratorio apoya principalmente proyectos de investigación no tripulados, mientras que la etapa de la Estación de Investigación acomoda a los astronautas para misiones temporales de investigación científica. El escenario Residence está diseñado para satisfacer todos los requisitos laborales y vitales de los astronautas en la luna, asemejándose a una estación espacial en funcionalidad. Por último, la etapa Hábitat se concibe como un hábitat autosostenible para la vida humana y una estación de retransmisión para la exploración del espacio profundo.

Para lograr los objetivos de construcción de cada etapa, el equipo de investigación analizó más a fondo los objetivos de construcción estructural. Basándose en evaluaciones cuantitativas, propusieron la tecnología de bolsas de regolito como solución para la construcción de bases lunares.

Aprovechando los conocimientos derivados de esta evaluación integral, los investigadores pueden tomar decisiones informadas sobre las técnicas de preparación de materiales, allanando el camino para esfuerzos optimizados de construcción lunar. Además, el diseño del hábitat lunar propuesto basado en bolsas de regolito es una referencia práctica para futuras investigaciones.