Исследователи Пенсильванского университета разработали многослойный теплоизоляционный материал, который может использоваться в лунных жилых модулях. Конструкция рассчитана на работу в вакууме и сохраняет гибкость при перемещении, сжатии и расширении. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Основой материала стали листы майлара — тонкой полиэфирной плёнки. Учёные изучили варианты толщиной 2,5, 5 и 12,5 микрометра, собранные соответственно в пакеты плотностью 400, 200 и 80 слоёв на миллиметр. Каждый образец проверили в вакууме и при широком диапазоне температур. Испытания также включали нагрузку, эквивалентную давлению 200 фунтов на участок размером с кончик пальца.
Наиболее эффективными теплоизоляторами оказались конструкции со слоями средней и большой толщины — 5 и 12,5 микрометра. Изначально исследователи предполагали, что лучше проявит себя самый тонкий вариант толщиной 2,5 микрометра. Однако в нём микрочастицы соприкасались чаще и способствовали более активному распространению тепла, тогда как в более толстых слоях контактов между частицами было меньше.
Многослойные пакеты продемонстрировали и более высокую прочность, чем ожидали авторы работы. «You could use these stacks to insulate a lunar habitation, but astronauts will inevitably have little accidents where they bump into them», — сказал соавтор исследования Игорь Баргатин, доцент кафедры машиностроения и прикладной механики Пенсильванского университета. Он подчеркнул: «When we’re talking about long-term habitation on the moon, it’s really important to have tough materials that can last long enough.»
Разработка связана с планами NASA вернуть людей на Луну впервые с 1972 года и в перспективе создать там постоянное поселение. Особое внимание агентство уделяет южному полюсу спутника, где в глубине некоторых кратеров находятся значительные запасы водяного льда. Для длительной работы и проживания людей на поверхности потребуются материалы, способные выдерживать местные условия.
Температура на освещённой стороне Луны меняется от 70 до 127 градусов Цельсия, а в тени опускается до минус 238–247 градусов. Лунные сутки длятся 29,5 земных суток: примерно половину этого времени поверхность непрерывно освещена, а вторую половину находится в темноте. Поэтому гибкая изоляция, сохраняющая свойства при длительном воздействии вакуума и резких температурных перепадах, может стать одним из элементов будущих лунных жилых систем.