Студенты Массачусетского технологического института разработали систему, которая превращает отходы будущих лунных баз в материалы для изготовления деталей. Проект CERBERUZ получил первые места сразу в двух номинациях конкурса NASA LunaRecycle Challenge — Prototype и Digital Twin. Победа принесла команде 925 тысяч долларов призовых за весь период участия.
Задача конкурса, входящего в серию NASA Centennial Challenges, заключалась в создании способов повторного использования, переработки или переработки с повышением ценности космических отходов. Участники должны были учитывать потребности длительных лунных миссий и по возможности предусматривать применение разработок на Земле. Для будущей базы это особенно важно: поставки с планеты будут приносить упаковку и другие материалы, а доставка новых деталей обойдётся чрезвычайно дорого.
CERBERUZ разделяет небиологические отходы на термопласты и остальные материалы, после чего измельчает всё в мелкий порошок. Полученную смесь загружают в установку литья под давлением, где термопластик плавится, удерживая остальные компоненты, а затем состав вводится в форму. Такой процесс позволяет быстро получать одинаковые композитные детали.
Особое внимание команда уделила пеноматериалу Zotek F30 с закрытыми ячейками, который часто используют в аэрокосмической упаковке. Для смеси термопластиков и термореактивной пены пока нет отработанных способов переработки даже на Земле, однако в CERBERUZ применяют Zotek как армирующий наполнитель. «Мы получали большие партии Zotek, и один человек мог нести их на голове, будто это ничего не весит, — говорит аспирант кафедры аэронавтики и астронавтики Массачусетского технологического института Хосе Сото. — Коробка размером с человека».
Система рассчитана на работу вдали от Земли и использует механические операции с электрическим приводом. Поэтому ей не нужны большие объёмы воды или химическая деполимеризация, а вторичные химические отходы не образуются. «Мы хотели создать систему, которая действительно имела бы смысл на Луне, а не только в лаборатории, — сказала руководитель команды, аспирантка кафедры аэронавтики и астронавтики Лани Маккинни. — Это означает отсутствие воды и химикатов, которые невозможно заменить. Каждое проектное решение определялось этими ограничениями».
Одновременно участники создали DEIMOS — цифровой двойник установки литья под давлением. Он использует данные реальных производственных циклов и прогнозирует заполнение формы, коробление и риск усадки при разных сочетаниях переработанных материалов и геометрии деталей. Команда CERBERUZ сформировалась в рамках студенческой инициативы MIT Space Resources Workshop, основанной в 2017 году; в неё вошли студенты четырёх подразделений института, а советниками стали бывший астронавт NASA Джеффри Хоффман и научный сотрудник Джордж Лордос, сообщает MIT News.