Dünyanın en büyük homojen mikrodalga sinterlenmiş ay regolit taklit tuğlalarını üretiyoruz.
Ay enerji kaynaklarının keşfi ve yüksek ulaşım maliyetleri, inşaat için ay regolitinin kullanımında yeniliklere yol açtı. Kore Enstitüsü, mikrodalga sinterleme kullanarak güçlü, homojen yapı malzemeleri üretmek için bir yöntem geliştirdi; bu, ay altyapı geliştirme maliyetini önemli ölçüde azaltabilir.
Ay Kaynakları ve Artemis Misyonu
Ay’ın su buzu gibi enerji kaynaklarını yakın zamanda keşfetmesi, uzay keşfi için sürdürülebilir bir merkez olma potansiyeline olan ilgiyi yeniden odakladı. NASA ayrıca, ay yüzeyinde uzun vadeli insan varlığını hedefleyen Artemis görevini duyurdu. Ancak, ay üssü inşası gibi altyapı genişlemeleri hayati bir rol oynuyor.
Yine de, Dünya’dan Ay yüzeyine iniş araçlarıyla inşaat malzemelerini taşımak kilogram başına 1,2 milyon ABD doları gibi önemli bir maliyete neden oluyor. Ağırlık doğrudan maliyete dönüşüyor ve bu da inşaat malzemelerinin Dünya’dan Ay’a taşınmasını neredeyse imkansız hale getiriyor.
Yenilikçi Lunar İnşaat Teknolojileri
Bu sorunu çözmek için Kore İnşaat Mühendisliği ve Yapı Teknolojisi Enstitüsü (KICT, Başkanı Kim, Byung-Suk), Ay’dan alınan kaynakları yerinde kullanarak inşaat malzemeleri üretme teknolojisi geliştirdi.
Ay’da en kolay erişilebilir yerinde kaynak, Ay’ın yüzey toprağı olan ay regolitidir. Ay regolitini kullanmak maliyet tasarrufu sağlayabilir. İnce parçacıklardan oluşan ay regolitleri ısıyla sinterlenebilir. Ancak uzay ortamlarında, ısıyı uygulamak için enerji verimliliği hususları çok önemlidir. Ve Mikrodalgalar enerji verimliliği açısından özellikle avantajlıdır.
KICT’nin Gelecek ve Akıllı İnşaat Araştırma Bölümü’nden Dr. Hyu-Soung, Shin liderliğindeki araştırma ekibi (Dr. Jangguen, Lee, Dr. Young-Jae, Kim, Dr. Hyunwoo, Jin), ay regolit benzetiminden ısıtıp sıkıştırarak blok üretmek için mikrodalga sinterlemeyi kullandı.
Uzayda Mikrodalga Sinterlemenin Avantajları
Ay regolitini ısıtmak için mikrodalgalar kullanıldığında, yerel sıcak ve soğuk noktalar oluşabilir. Bu noktalar, tekdüze ısıtma ve sinterlemeyi engelleyen yerel termal kaçaklara yol açar. Bunu ele almak için, belirli bir sıcaklık ve bekleme süresine sahip kademeli bir ısıtma programı oluşturuldu. Ek olarak, ay regolitinde su da dahil olmak üzere uçucu maddeler bulunur. Bu uçucu maddelerin ısıtılması, sinterleme sırasında iç çatlaklara neden olabilir. Araştırma ekibi, 250°C’de vakum koşulları altında önceden ısıtılmış ay regolit taklitçisi kullanarak çatlak oluşumunu azalttı.
Yapı malzemeleri için tasarlanan sinterlenmiş blokların bütünlüğünü değerlendirmek için üretilen bloklar belirli yerlerde karotla delinmiştir. Karotla delinmiş numunelerin ortalama yoğunluğu, gözenekliliği ve basınç dayanımı sırasıyla yaklaşık 2,11 g/cm³, %29,23 ve 13,66 MPa olmuştur. Karşılık gelen standart sapmalar 0,03, 1,01 ve 1,76 olup sinterlenmiş blokların homojenliğini doğrulamıştır.
KICT, ay regolitini kullanarak inşaat malzemeleri üretmek için teknolojiyi güvence altına aldı. Plan, bu teknolojiyi uzay ortamlarında doğrulamaktır. Bunu uzay koşulları altında doğrulayarak, uzay inşaat teknolojisine yönelik artan talebi daha iyi karşılayabiliriz.
Ay Altyapısının Gelecekteki Beklentileri
Dr. Shin, “Mikrodalga sinterleme teknolojisiyle ilgili önceki birçok uzay inşaat çalışması, küçük veya heterojen sinterlenmiş gövdelerle sonuçlandı.” dedi. Ayrıca, gelecekte ay yüzeyindeki çeşitli altyapı inşaat ihtiyaçları için bu teknolojiden yararlanma planlarını dile getirdi.
Referans: “Hyunwoo Jin, Jangguen Lee, Li Zhuang, Sun Yeom, Hyu-Soung Shin ve Young-Jae Kim tarafından hazırlanan, KLS-1 ay regolit benzetiminin homojen mikrodalga sinterlenmiş bloklarının optimize edilmiş üretim süreci”, 30 Mart 2024, Yapı Mühendisliği Dergisi.
DOI: 10.1016/j.jobe.2024.109193
Bu çalışma için araştırma, Bilim ve ICT Bakanlığı tarafından finanse edilen KICT Araştırma Programı (proje no. 20230081-001 ve 20240184-001, Aşırı Koşullarda TRL6 Üzerinde Çevresel Simülatör ve Gelişmiş İnşaat Teknolojilerinin Geliştirilmesi) kapsamında yürütülmüştür. Bu araştırmanın sonuçlarını açıklayan bir makale, İnşaat Mühendisliği alanında tanınmış bir uluslararası dergi olan Journal of Building Engineering’in son sayısında yayınlanmıştır (IF:6.4).