Mikrodalga ısıtmanın verimliliğini artırmak için önemli bir kaynağın öngörülmesi.
NASA‘nin Artemis programı, mürettebatlı ay keşif girişiminin bir parçası olarak bir ay üssü kurmayı amaçlıyor. Ancak, halkın bu uzay üssüne yönelik beklentileri, popüler bilimkurgu filmlerinde tasvir edilenlerden farklı olabilir. Bir ay üssü inşa etmek, önemli miktarda nakliye maliyeti içeren çok çeşitli inşaat malzemeleri gerektirir. Bu malzemelerin Dünya’dan roketler kullanılarak fırlatılması gerekir.
Dünya’dan Ay’a inşaat malzemelerini taşımak maliyetli ve zaman alıcı olduğundan, bir ay üssü kurmak için yerel malzemeler kullanılmalıdır. Yerel malzemeler kullanılarak ay üssü inşa etmek için umut vadeden bir yöntem, ay regolitini (toprağı) erime noktasının altına katılaştıran mikrodalga sinterlemedir.
Lazerler, güneş enerjisi ve mikrodalgalar kullanılarak ay toprağının sinterlenmesine yönelik araştırmalar dünya çapında aktif olarak devam etmektedir. Bu teknikler arasında mikrodalga sinterleme, NASA, ESA (Avrupa Uzay Ajansı) ve Kore İnşaat Mühendisliği ve Bina Teknolojisi Enstitüsü (KICT, Başkan Kim Byung-suk).
Mikrodalga Sinterleme Üzerine Araştırma
KICT’nin Gelecek ve Akıllı İnşaat Araştırma Bölümü’nde Dr. Hyu-Soung, Shin liderliğindeki bir araştırma ekibi (Dr. Jangguen, Lee, Dr. Young-Jae, Kim, Dr. Hyunwoo, Jin) şu anda mikrodalga sinterlenmiş ay regolit taklit tuğlaları üzerinde bir çalışma yürütüyor. Bu araştırma, seramikleri pişirmeye benzer sinterleme tekniklerini uygulayarak sıcaklığı yükselterek katı tuğlalar oluşturuyor.
Ay regolit taklitçisinden yapılan tuğlalar, betonla karşılaştırılabilir olan 20 MPa’nın üzerinde bir mukavemete sahiptir. Mikrodalga ısıtma, malzemenin dielektrik özelliklerine bağlıdır, bu nedenle ay regolitinin dielektrik özelliklerinin ayrıntılı bir çalışması gereklidir. Şu anda, ay regolitinin değişen sıcaklıklarda mikrodalga ısıtmayla nasıl etkileşime girdiğine dair yeterli araştırma yoktur.
Ay Malzemelerinin Araştırılması
Mikrodalga sinterleme araştırmasının bir parçası olarak araştırma ekibi, Kore Ay Simulantı (KLS-1) ve ilmenitin (demir titanat) farklı sıcaklıklardaki dielektrik özelliklerini inceledi. İlmenit, ay yüzeyinde bol miktarda bulunan bir mineraldir ve mikrodalga ısıtmanın verimliliğini artırdığı bilinmektedir. Ancak, ilmenitin dielektrik özellikleri ve mikrodalga ısıtma sırasındaki davranışı hakkında ayrıntılı çalışmalar yürütülmemiştir.
Araştırma bulguları, ay regolit benzetiminin mikrodalga şeffaf özelliğine sahip olduğunu ve ısıtılmasının zor olduğunu göstermektedir. Ancak, ilmenit (demir titanat), benzersiz kristal yapısı nedeniyle mikrodalgalarla güçlü bir şekilde etkileşime girerek yüksek sıcaklıklara hızlı bir şekilde ısıtılmasına olanak tanır. Ek olarak, ay regolit benzetiminin ve ilmenitin kristal yapılarının analizi, mineral-mikrodalga etkileşimlerindeki artışa katkıda bulunan temel faktörleri başarıyla ortaya koymuştur.
Yerel bir kaynak olan ilmenit’in mikrodalga sinterleme kullanılarak ay üssü inşasında bir ısıtma elemanı olarak kullanılması, inşaat malzemelerinin verimli ve hızlı üretimi anlamına gelir. KICT’den Dr. Young-Jae, Kim, bu araştırmanın gelecekteki ay keşfi ve ay üssü inşası için mikrodalga teknolojisinin geliştirilmesinde önemli bir temel oluşturmasının beklendiğini ifade etti.
Referans: “Kore ay simülatörü ve ilmenitinin sıcaklığa bağlı dielektrik özellikleri: Ay mikrodalga işleme potansiyeli” Young-Jae Kim, Hyunwoo Jin, Jangguen Lee, Byung-Hyun Ryu ve Hyu-Soung Shin, 13 Mayıs 2024, İnşaat ve Yapı Malzemeleri.
DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2024.136599
Bu çalışma, Bilim ve İletişim Teknolojileri Bakanlığı tarafından finanse edilen KICT Araştırma Programı (proje no. 20230081-001, TRL6 üzerinde aşırı koşullarda çevre simülatörü ve ileri inşaat teknolojilerinin geliştirilmesi; proje no. 20230144-001, Uzay Mimarisi: Ay Yerleşimi İnşası için Çekirdek Teknolojinin Geliştirilmesi) kapsamında yürütülmüştür.