Что лучше для строительства дома пенобетон или газосиликат: Пенобетон или газосиликат

Содержание

Сравнительные характеристики газобетона и кирпича

Главная » Полезная информация » Из какого материала лучше строить дом: газобетон или кирпич?

Выбор строительной керамики или древесины для возведения дачного и коттеджного дома оправдан во всех отношениях. Традиционные для частного строительства материалы прошли многовековую проверку временем, поэтому в дополнительных рекомендациях не нуждаются.

К сожалению, перечень характерных для этой группы недостатков пополнился их высокой стоимостью. Этому способствует энергоемкое производство кирпича, также накладные расходы на транспортировку и обработку древесного сырья.

Большой вес и низкая теплопроводность кирпича инициировали разработку объемных перфорированных керамоблоков, которые отличаются от полнотелого кирпича более совершенными монтажными и эксплуатационными характеристиками.

Как и следовало ожидать, усовершенствование материала на его стоимости не отразилось: ценовой диапазон строительной керамики по-прежнему находится на высоком уровне.

Чем определяется высокий спрос на газоблочные материалы?

Многие застройщики решают проблему, выбрав в качестве стенового и перегородочного материала газобетонные блоки. Поризованный открытоячеистый газобетон характеризуется:

относительно небольшим весом;
эффективным теплосохранением и паропроницаемостью;
соответствием основным требованиям строительных, теплоизоляционных и экологических нормативов.

Большой объем газоблоков способствует увеличению производительности монтажа, а отсутствие усадки позволяет сократить продолжительность строительного цикла до 2-3 месяцев.

На практике это означает, что начав строительство с началом теплого сезона, владелец дома может отпраздновать новоселье в начале осеннего сезона.

В предлагаемом ассортименте имеется достаточно широкий выбор моделей. Качественные газобетонные блоки купить недорого можно во время проведения акционных мероприятий и на распродажах, которые устраиваются крупными компаниями после завершения строительного сезона.

Естественный отбор определил категорию газоблочных материалов повышенного спроса.

В московском регионе востребована продукция ведущих отечественных и зарубежных производителей, сочетающая в себе доступную стоимость с отличными рабочими характеристиками. В этой категории одно из первых мест занимает газобетон ЭКО. Размеры и вес, цена и плотность, а также правильная геометрия при выборе материала учитываются в первую очередь.
Бюджетное строительство диктует свои условия, поэтому специалисты рекомендуют использовать преимущества доступных по стоимости материалов. Купить газосиликатные блоки для строительства дома, цена которых практически наполовину ниже ценового диапазона керамоблоков – это значит снизить стоимость реализации строительного проекта не менее чем на 40%.

В списке положительных свойств газоблоков — правильная геометрия, позволяющая задействовать все преимущества блочной кладки на цементно-полимерный клей.

Возведенные стены и перегородки отличаются монолитной прочностью монтажных швов, а отсутствие мостиков холода повышает теплосохранение газоблочных стен в среднем на 15-17%.

Заказывайте в нашей компании прямо сейчас качественную кладку блоков на выгодных для Вас условиях!

Осторожно – не кондиция!

Желание застройщика газобетон купить дешево может обернуться дополнительными расходами на устранение нежелательных последствий. Неизвестного происхождения продукция, реализуемая на рынке строительных материалов по меньшей стоимости, часто производится из некачественного сырья.

Наличие зольных и шлаковых наполнителей и существенные нарушения производственного процесса отрицательно сказываются на прочности, теплопроводности, однородности материала, а также других монтажных и эксплуатационных параметрах газоблочных конструкций.

Заказывайте услугу обратного звонка и наши опытные менеджеры обязательно Вам перезвонят!

Тэги :

В той же категории

Фасадные штукатурки: Оптимальный выбор для бетонных конструкций
Стоимость газоблочного строительства
Сколько стоит строительство дома из газобетона?
Правила нанесения штукатурки на бетонную поверхность
Пенобетонные и газосиликатные блоки: сходство и отличия
Нужно ли штукатурить газобетонные блоки?
Керамоблок или газобетон: мнения специалистов
Какой материал выбрать для строительства дома?
Какой материал выбрать для строительства дачного дома?
Какой газобетон лучше?

Газобетон или пенобетон.

Советы специалистов из чего строить дом.

В объявлениях о продаже частных домов или коттеджей часто сообщается о материалах, из которых возведена та или иная постройка. В большинстве случаев (более 70 %), люди просто не понимают различий между тем или иным материалом. В данной статье мы попробуем доступно разъяснить отличия между такими популярными строительными материалами, как газобетон (газосиликатные блоки или блоки из ячеистого бетона) и пенобетон.

Не вдаваясь в бесконечное перечисление технических характеристик этих, широко востребованных при строительстве стен дома материалов, мы начнем пожалуй с общего понятия. Оба этих стройматериала причисляют к группе ячеистых бетонов, а иногда их называют – пористые. Но всё же, согласно действующих ГОСТов, правильнее будет применять первое название.

Основным и наиболее важным различием между газобетоном и пенобетоном, является их состав и способ производства. Первый вид – это газосиликатные (газобетонные) блоки – изготавливается строго в заводских условиях, на специальных линиях, с обязательным контролем всех циклов производства и строгим соблюдением пропорций. Изначально приготовленная смесь, куда входит алюминиевый порошок (Al), пластификаторы, щелочные добавки и некоторые другие материалы, запекается под высоким давлением в специальной печи (автоклаве) и после чего происходит автоматизированная резка на блоки необходимых размеров.

Пенобетонные блоки, как правило, не требуют значительных производственных условий и зачастую, их замешивают непосредственно на месте строительства. Рецепт такого вида стройматериала достаточно прост: ЦПС (цементно-песчаная смесь) и пенообразователь тщательно перемешиваются и размещаются в специальные формы по необходимым размерам. К недостаткам этого вида можно отнести время застывания в естественных условиях – около месяца при теплой погоде, которое в разы дольше чем у газобетона.

Ячеистость (пористость) газобетонных блоков достигается химической реакцией взаимодействия компонентов смеси с выделением водорода (H), а на показатель равномерности распределения пузырьков и их размера оказывает влияние запекания в автоклавной печи под нужным давлением. В пенобетоне, наоборот, допускается наличие пузырьков разнообразных форм и с различной концентрацией. Как правило, на разных краях наличие крупных пор может различаться. Это происходит в связи с отсутствием давления при застывании материала.

Визуальное отличие между этими двумя видами ячеистых бетонов достаточно очевидно: газобетон имеет более светлый оттенок (от белого до светло-серого) с соблюдением четкой геометрии размера блока (в I категории допуск составляет всего ± 1мм), а пенобетонный блок обладает серым или более темным оттенком. К тому же, их не достаточно точная геометрическая форма, не позволит производить их укладку на тонкий слой клея, для этого потребуется применение строительных кладочных растворов.

Если Вас интересует наше мнение – выбирайте газосиликатные блоки, даже если они значительно дороже – Вы выиграете качеству и скорости строительства и характеристикам здания.

Практика применения газобетона и пенобетона в строительстве

В нынешнее время Интернет буквально напичкан различными тестами сравнениями пенобетонных и газобетонных блоков. Их и бросают, и подвергают сверхдавлению и поджигают…. Зачастую, правда, проверить качественный ли это материал, его характеристики и применяемость в конкретных целях – не представляется возможным. Многие «интернет-испытатели» умудряются сравнивать между собой абсолютно разные по назначению строительные материалы.

Конкретно, изделия из ячеистого бетона выпускаются для использования в качестве основного (несущего) материала стен зданий и внутридомовых перегородок, а так же в качестве звуко- и теплоизолирующего материала. Далеко не все продавцы могут дать подробную консультацию по характеристикам и применяемости определенной марки строительных блоков, и под видом одного типа “всучить” абсолютно другой, совершенно не соответствующий вашим нуждам. Поэтому будьте всегда внимательны, изучайте характеристики каждого материала и его применяемость для конкретного вида строительства.

При выборе ячеистых бетонных блоков, как основного материала стен, грамотные специалисты однозначно будут рекомендовать его плотность не ниже D500, что является критическим минимумом. Всегда важно понимать: чем выше плотность – тем мельче пористость и тем ниже морозостойкость постройки, особенно если это относится к жилому дому или коттеджу. Применение газосиликатных блоков для возведения несущих стен гораздо предпочтительнее, чем пенобетонных. Кроме того они выдерживают более высокие нагрузки, а за счет точной геометрии стыки между элементами получаются минимальные, что крайне положительно влияет на теплопотери конструкции. Однако следует отметить что в нормативных документах теплопроводность газобетона (газосиликата) и пенобетона, при одинаковой плотности, считается равной.

Другие материалы, плотностью ниже D500, хорошо подойдут для сооружения межкомнатных стен и перегородок, главное, чтобы они не были несущими.

Как правильно купить ячеистые блоки из газобетона или пенобетона

Остановив свой выбор на определенном типе ячеистых блоков, крайне необходимо уделить пристальное внимание каждой партии материала, дате выпуска (указывается в паспорте или на бирке), условиям её хранения, виде упаковки и других характеристиках. При обилии значительного количества сколов и если кусочек блока легко растирается двумя пальцами в мелкий порошок- это определенно говорит о нарушении технологии производства. Покупая такие изделия, Вы совершите большую ошибку.

Обязательно следует обратить свое внимание на геометрию каждого элемента. Если в пачке блоки лежат не достаточно плотно, существуют явные и значительные зазоры между ними – это будет свидетельствовать о неточной резке, ценой чего может стать повышенный расход клея, а в более худших вариантах понадобится специальный строительный раствор для кладки. Всё это приведет к дополнительным затратам на выравнивание стен, вызовет увеличение теплопотери дома, ну и самое неприятное – могут возникнуть трещины в стенах, поскольку ячеистый бетон достаточно хрупкий материал. К тому же любая подвижность конструкции, в т.ч. при неправильном выборе фундамента, может вызывать появление трещины.

Ещё одной из важных характеристик изделий из ячеистого бетона является их гигроскопичность. Строительный материал такого типа превосходно впитывает влагу – до 35% своего объема. Соответственно это повлияет и на показатель морозостойкости здания. Поэтому специалисты не советуют, приобретать долго хранившиеся блоки и сильно затягивать с их укладкой и последующей отделкой стен. Но вместе с тем газобетон и пенобетон обладают отличной паропроницаемостью, что благоприятно скажется на микроклимате в жилище.

Плюсы и минусы блоков из ячеистого бетона

Начнем с плюсов:

Высокая тепло-звукоизоляция, соответственно уменьшение расходов на обогрев помещения.
Небольшой вес каждого блока при большом габарите.
Простота работы при кладке – легко пилится ножовкой или спец инструментом. Отлично стачиваются до нужной формы.
Материал абсолютно безопасен для человека.
Хорошая паропроницаемость – залог комфортного микроклимата Вашего дома.
Цена. Один из самых дешевых вариантов для возведения стен и перегородок.

Теперь минусы:

Для качественной укладки необходимы достаточно дорогие строительные смеси (клей или раствор) .
Материал достаточно хрупок, подвержен образованию сколов и не достаточно устойчив к напряжениям на изгиб.
Гигроскопичность. Повышенной влажности влияет на морозостойкость и увеличение удельного веса до 50%, что может способствовать появлению трещин в доме.
Требует обязательного армирования в местах примыкания плит перекрытия, креплений элементов кровли.
При несоблюдении технологии может наблюдаться усадка, особенно это касается пенобетонных блоков, что в свою очередь провоцирует растрескивание.
Для крепления сторонних конструкций может понадобиться специальный дорогостоящий крепёж.

Вас также заинтересует:

Какой коттедж лучше построить. Монолитный или из кирпича? Вытеснит ли монолитное строительство кирпичные дома. Конечно же, нет. Кирпич всегда будет востребован и незаменим при строительстве. К тому же вряд ли переведутся сторонники красивых кирпичных домов. Подробнее…

ICFs: The Only Green Concrete

«Зеленое строительство было в центре внимания средств массовой информации в течение последних нескольких лет. Реальность такова, что «зеленое» строительство — это не причуда, и оно продолжит революционизировать строительную отрасль». Истинность этого заявления от D.J. Кетельхут, директор по продажам Quad-Lock ICF, становится все более заметным.

С 2009 года каждая крупная строительная ассоциация поддерживает ту или иную форму стандарта зеленого строительства. Кроме того, эти стандарты все чаще становятся частью обязательных строительных норм и правил по всему континенту (подробнее об этом см. статью на стр. 26).

Строители, подрядчики и проектировщики, которые могут извлечь выгоду из этого движения, работают намного лучше, чем те, кто этого не делает. В недавнем отчете, опубликованном McGraw-Hill Construction и NAHB, сообщается, что 56% строителей считают, что «зеленое строительство» делает его «легче» или «намного проще» на рынке в условиях экономического спада. Целых 60% строителей утверждают, что покупатели жилья готовы платить больше за зеленые дома.

Самое главное, 85% строителей считают, что энергоэффективность является наиболее важной характеристикой экологически чистого дома.

Это отличная новость для индустрии ICF, потому что изолированные бетонные формы, возможно, являются наиболее рентабельным типом энергоэффективного строительства.

Преимущества бетона

Бетон сам по себе имеет много преимуществ на рынке экологичного строительства. Он чрезвычайно прочен, не требует особого обслуживания и устойчив к стихийным бедствиям, таким как ураганы, лесные пожары и торнадо. Это тоже здорово. Он устойчив к плесени и влаге, состоит из местных материалов и может быть переработан в качестве заполнителя после столетий использования. Дополнительную экологическую ценность можно получить, используя летучую золу или микрокремнезем в составе смеси вместо портландцемента.

В декабре 2008 года PCA провела исследование, которое показало, что значительная часть домовладельцев признает эти преимущества. Согласно их отчету, каждый третий домовладелец (30%) считает бетон наиболее экологически чистым материалом по сравнению с деревянным или стальным каркасом. В качестве наиболее важных характеристик они назвали долговечность и энергоэффективность.

«Бетон обеспечивает непревзойденную долговечность», — подтверждает Донн Томпсон из Ассоциации портландцемента (PCA). «К сожалению, аспекты долговечности бетона в настоящее время не признаются ни одним из стандартов зеленого строительства».

Вопрос о том, правильно ли системы экологического строительства оценивают воздействие строительства на окружающую среду, является предметом горячих споров. Эти рекомендации постоянно пересматриваются, чтобы лучше отражать, что такое по-настоящему зеленое здание.

Тем не менее, при существующих системах бетон может внести значительный вклад. Тепловая масса и воздухонепроницаемость стены (более подробно обсуждаемые ниже), а также уже упомянутые аспекты пригодности для вторичной переработки делают очевидным, что бетон является отличным выбором для экологически безопасного строительства.

«Осведомленность о бетонных домах и их преимуществах находится на рекордно высоком уровне с тех пор, как мы начали проводить опросы домовладельцев более десяти лет назад», — говорит Джим Нихофф, директор PCA по рынкам малоэтажного строительства. «Из-за ограниченных средств и опасений по поводу энергоэффективности, устойчивости к атмосферным воздействиям и качества воздуха в помещении, — сказал он, — все больше и больше владельцев домов рассматривают бетон для своего следующего нового дома».

ICF Advantage

Однако сам по себе бетон не является экологически чистым материалом. Только в сочетании с несъемными изолированными бетонными формами бетон становится устойчивым материалом для строительства стен. В этой статье рассматриваются пять преимуществ пенопластовых форм, которые добавляют к бетонным стенам: энергоэффективность, снижение шума, сокращение использования пиломатериалов, качество воздуха в помещении и жизненный цикл (срок службы здания).

Энергоэффективность: Бетон сам по себе не является энергоэффективным. Фактически, это один из самых проводящих материалов, используемых в стеновых конструкциях, с R-значением 0,08 на дюйм.

Но с двумя дюймами пенополистирола на каждой стороне бетонной стены R-значения повышаются до лабораторных значений от R-20 до R-22. Многие ICF предлагают более толстую пену, а Quad-Lock и Logix предлагают протестированные значения R более 40.

Ключом к устойчивому строительству является экономия энергии и сокращение выбросов углерода. Около 90% энергии, используемой в течение срока службы здания, приходится на обогрев, охлаждение и освещение здания. Поскольку использование энергии оказывает огромное влияние на окружающую среду, энергоэффективность является основным направлением каждой программы устойчивого строительства.

Большинство ICF обычно имеют 2,5 дюйма пены с каждой стороны стены, «лабораторное значение R» составляет около R-23. Однако реальный опыт показывает, что стены ICF часто работают в два раза лучше. И вот почему:

Пенополистирол — один из самых эффективных материалов, изобретенных для уменьшения передачи тепла с одной стороны ограждающей конструкции на другую. На дюйм это более эффективно, чем выдувная целлюлоза или стекловолокно. Кроме того, он непрерывен. В нем нет зазоров или отверстий, как это часто бывает в стеклопластиковых панелях, и нет каркасных элементов (стальных или деревянных), создающих тепловые мосты.

Объедините это с тем фактом, что стены ICF практически герметичны. В тестах с вентиляцией дома ICF обычно показывают от 0,5 до 1,5 воздухообмена в час (ACH). Это по сравнению с 3-4 ACH для каркасных домов, построенных по текущим стандартам, и 12 и 14 для старых каркасных домов.

Наконец, тепловая масса бетона, поглощающая тепло ниже линии промерзания, действует как тепловой демпфер. В настоящее время проводятся исследования, чтобы точно выяснить, какую пользу дает это тепловое демпфирование, но неофициальные данные свидетельствуют о том, что она значительна.

Вместе эти три элемента (более высокое значение R, уменьшенная утечка воздуха и тепловое демпфирование) создают стену непревзойденной эффективности. Quad-Lock сообщает, что, когда лаборатория протестировала сборку стены R-30, потребовалось 11 дней, чтобы противоположные стороны стены стали одинаковой температуры. Испытатели утверждали, что деревянная или металлическая конструкция достигает равновесия в течение нескольких часов. И это без учета факторов реального мира, таких как ветер.

Шумоподавление: снижение уровня шума в помещении также является одним из компонентов экологического строительства. Исследования показали, что длительное воздействие шума — от самолетов, поездов и транспорта — может вызвать гипертонию, нарушения сна и высокий уровень стресса.

Тот же самый пенополистирол, который обеспечивает теплоизоляцию, также обладает отличными шумопоглощающими свойствами. Затухание звука ICF известно уже много лет; Вот почему они являются популярным выбором для строительства театров. Но они также доказали свою эффективность в шумной обстановке. Поскольку рейтинги STC варьируются от 50 до 55, ICF использовались для создания безопасных и тихих жилых помещений в условиях, которые иначе невозможно было бы построить.

Уменьшенное использование пиломатериалов: Следует признать, что большинство бетонных конструкций — будь то CMU, съемная опалубка или откидная — часто имеют изоляцию и звукоизоляцию. Но это требует обшивки стен деревянными стойками, а затем добавления изоляции. Это оставляет их подверженными недостаткам войлока или вдуваемой изоляции. Это также сводит на нет любую потенциальную выгоду от сокращения количества используемых деревьев.

При конструкции ICF обрешетка не требуется. Дома ICF сохраняют в среднем 50 деревьев на дом. Они также исключают рабочие и строительные этапы, связанные со снятием опалубки, обрамлением и изоляцией стены.

Улучшение качества воздуха в помещении. Двумя основными причинами нездорового воздуха являются плесень и летучие органические соединения (ЛОС). МКФ помогают устранить и то, и другое.

Как обсуждалось выше, строительство ICF позволяет отказаться от большей части древесины, связанной с традиционным строительством. Уменьшая количество древесины, используемой в доме, они снижают риск появления плесени, грибка и связанных с ними запахов. Пенополистирол просто не является источником пищи для грибка, как древесина.

Что касается летучих органических соединений, Канадская ипотечная и жилищная корпорация (CMHC) провела исследование в середине 1990-х годов, которое до сих пор является эталоном. Они проверили 37 строительных материалов, в том числе четыре системы бетонных стен, на содержание летучих органических соединений.

В отчете говорится: «У монолитного бетона один из самых высоких показателей выбросов летучих органических соединений среди всех материалов. Это произошло не из бетона, а из нефтепродукта [высвобождаемого масла], который используется с бетонными формами… Часть этой масляной смазки остается на поверхности бетона, когда формы удаляются, а затем выделяют углеводороды на масляной основе. ”

На приведенной выше диаграмме, взятой из отчета, приведены данные о летучих органических соединениях, обнаруженных в испытанных материалах фундамента: композитный МКФ, полностью пенопластовый МКФ, бетонный блок и стена, изготовленная из съемных монолитных опалубок. Как показано на диаграмме, оба типа стенок ICF производят менее одной десятой ЛОС, производимых съемной стенкой опалубки.

Жизненный цикл: Ясно, что прочное здание более экологично, чем другое. Достаточно только взглянуть на разрушения и последующее восстановление, вызванные ураганами, пожарами и торнадо в прошлом году, чтобы понять, что устойчивое к стихийным бедствиям здание намного более устойчиво, чем то, которое не является таковым. Строительство ICF, возможно, является наиболее рентабельным и устойчивым к стихийным бедствиям доступным методом строительства (дополнительную информацию см. В специальном выпуске за август 2006 г.)

PCA недавно переиздало отчет, сравнивающий жизненный цикл дома ICF с традиционным домом с деревянным каркасом. Интересно, что это исследование не учитывало устойчивость к стихийным бедствиям или комфорт жильцов и произвольно установило срок службы каждого дома в 100 лет. Тем не менее, дом ICF легко превзошел деревянный.

«Оценка жизненного цикла была проведена в соответствии с… ISO 14044, Экологический менеджмент – оценка жизненного цикла», – говорится в отчете. Два гипотетических дома сравнивались с помощью компьютерного моделирования в пяти городах, представляющих различные климатические условия США: Майами, Феникс, Сиэтл, Вашингтон, округ Колумбия, и Чикаго.

«Данные показывают, что во всех пяти климатических условиях воздействие [было] больше для деревянного дома, чем для дома ICF. Кроме того, по каждому из пяти методов дом МКФ имеет более низкий балл, чем дом с деревянным каркасом, почти во всех категориях воздействия. Наиболее значительное воздействие на окружающую среду связано не со строительными материалами, а с производством электроэнергии и природного газа, а также с использованием электроэнергии и природного газа жильцами в домах».

Вывод

Строительство явно движется в направлении устойчивого развития. В отрасли ICF есть продукт, который считается лучшим в своем классе в пяти областях: энергоэффективность, снижение шума, качество воздуха в помещении, использование пиломатериалов и жизненный цикл. Очевидно, что это наиболее устойчивая форма бетонной конструкции.

Пока неизвестно, можно ли превратить эти преимущества в более широкое проникновение на рынок.

Большинство руководителей отрасли настроены оптимистично. Хьюберт Макс Кустерманн, генеральный директор Quad-Lock, написал в недавнем информационном бюллетене: «Бетонное строительство частных домов в настоящее время достигло доли рынка в США и Канаде около 18% и постоянно растет с 3% доли в 1993. Этот рост необратим и будет продолжаться, возможно, экспоненциально.

«Мой прогноз состоит в том, что к 2030 году монолитное (бетонное) строительство будет занимать 50% рынка в США и Канаде, и к тому времени строительство ICF станет преобладающим [бетонным] методом строительства… Вместе мы предлагаем лучшее решение для строить прочные, энергоэффективные и долговечные здания».

Гонка за постройкой базы на Луне | Feature

«Это один маленький шаг для (а) человека, но гигантский скачок для человечества». Это были знаменитые слова Нила Армстронга, когда он стал первым человеком, ступившим на Луну 20 июля 19 года.69. Американская программа «Аполлон» возвращала астронавтов на Луну еще пять раз, причем Джин Сернан и Харрисон Шмитт стали последними людьми, высадившимися на Луне в декабре 1972 года. Никто из людей не возвращался на Луну более 50 лет.

Десятилетиями не было желания — или средств — возвращать пилотируемые миссии на Луну. Но сейчас мы находимся в новой эре исследования Луны. Программа НАСА «Артемида» направлена на высадку людей на Луну в 2025 году. Многие другие правительственные космические агентства и коммерческие компании осуществляют миссии по сбору информации, которые в настоящее время находятся на пути к Луне или запланированы к запуску в ближайшие несколько лет.

Цель НАСА — построить полупостоянную лунную базу с экипажем, аналогичную антарктическим исследовательским станциям. Европейское космическое агентство (ЕКА), Китай и Россия также заявили о своей заинтересованности в создании лунных исследовательских аванпостов. «Луна еще может многое рассказать нам о ранней эволюции Солнечной системы и месте Солнечной системы в более широкой Вселенной», — объясняет Ян Кроуфорд, профессор планетологии и астробиологии в Биркбеке, Лондонский университет. Он добавляет, что для доступа к полным лунным геологическим записям необходимо постоянное присутствие человека на Луне.

Более того, Луна используется в качестве испытательного полигона для технологий, которые в конечном итоге доставят людей на Марс и дальше. «Луна — это место, где можно начать учиться строить научно-исследовательские станции за пределами Земли», — говорит Кроуфорд.

Только ручная кладь

Обеспечение безопасности астронавтов и их оборудования на Луне в течение длительного времени станет астрономическим подвигом. Максимальное время, которое люди провели там до сих пор, составляет три земных дня. Луна — чрезвычайно враждебная среда с огромными перепадами температур, высоким уровнем радиации, небольшим количеством атмосферы, постоянными ударами микрометеоритов и огромным количеством абразивной пыли.
Вдобавок ко всему, высокая стоимость доставки припасов на Луну усложняет решение этих проблем. «Каждый килограмм материала, который вы запускаете с Земли [на Луну], стоит около миллиона долларов», — говорит Махеш Ананд, профессор планетологии и исследований Открытого университета в Милтон-Кинсе, Великобритания. Чтобы сделать лунные базы жизнеспособными, природные ресурсы Луны необходимо будет использовать для уменьшения количества материала, транспортируемого с Земли.
Источник: © NASA
Было обнаружено, что этот нечеткий шлейф обломков содержит воду
Идея почти самоподдерживающейся лунной базы на первый взгляд кажется нелепой, поскольку поверхность Луны выглядит как бесплодная пустошь. Но внешность может быть обманчива. Первое подозрение, что это возможно, появилось в 2008 и 2009 годах, когда две отдельные миссии нашли убедительные доказательства наличия воды на Луне. Во-первых, индийская миссия Chandrayaan-1 обнаружила следы очень тонкого слоя воды по всей лунной поверхности. Затем были замечены водные следы в шлейфе обломков, образовавшемся, когда спутник НАСА для наблюдения и зондирования лунного кратера (LCROSS) врезался в кратер в области постоянной тени возле южного полюса Луны.
Температура в кратере, пораженном LCROSS, составляет около −200°C, и есть надежда, что он содержит водяной лед. Если есть, это будет очень доступный ресурс. «Косвенные доказательства убедительны, но абсолютное доказательство того, что в этих постоянно затененных кратерах на самом деле находится большое количество воды, еще предстоит определить», — говорит Кроуфорд.
Но хотя замерзшая вода на полюсах обеспечивает самый легкий доступ к большому количеству воды, тонкий слой воды по всей поверхности также обнадеживает. Последние доказательства существования этого источника воды были обнаружены в ходе анализа лунного реголита, собранного посадочным модулем «Чанъэ-5» Китайского национального космического управления в 2020 году9.0003
Лунный реголит представляет собой абразивную смесь почвы и рыхлой породы на поверхности Луны, образовавшуюся за миллиарды лет в результате ударов метеоритов о лунную кору. Ананд является частью китайско-британской группы, анализирующей реголит, собранный Чанъэ-5. В марте 2023 года ученые сообщили, что обнаружили воду, заключенную в крошечных стеклянных шариках, разбросанных по всему реголиту. Ученые предполагают, что вода образуется, когда высокоэнергетические протоны солнечного ветра ударяют по шарикам, реагируя с кислородом, присутствующим в стекле.
Реголит можно нагреть – используя обычный нагрев или микроволновые процессы – чтобы высвободить воду из этих шариков в виде водяного пара. Затем этот пар можно уловить и сконденсировать для сбора жидкой воды.
Дышите легко
Вода нужна не только для питья и выращивания пищи, но также для строительства и защиты от радиации; радиационно-защитные свойства воды известны давно, и некоторые радиоактивные материалы хранятся под водой на Земле. Однако самое большое использование воды на Луне, вероятно, будет в качестве источника кислорода для дыхания и использования в качестве окислителя для ракетного топлива.
Источник: © JSC/NASA
Астронавты на Международной космической станции годами

« астронавты на Международной космической станции дышат кислородом, который можно превратить в водород и кислород», — говорит Ананд. Электролиз – очень хорошо зарекомендовавший себя метод расщепления воды на составные элементы. Он десятилетиями использовался как на Земле, так и на борту Международной космической станции, где он является основным источником кислорода для астронавтов.
Другим лунным источником кислорода являются силикаты, оксиды и другие кислородсодержащие минералы в лунном реголите . «42–45% реголита на Луне — это кислород по весу в различных формах», — объясняет Джерри Сандерс, руководитель группы по возможностям системы использования ресурсов на месте в Космическом центре имени Джонсона НАСА в Хьюстоне, США.
Основной технологией, адаптированной для этой цели, является процесс электролиза Fray Farthing Chen (FFC), изобретенный в конце 1990-х годов в Кембриджском университете, Великобритания. Этот электрохимический процесс был коммерциализирован дочерней компанией Metalysis, базирующейся в Ротерхэме, Великобритания, в реакторах различных размеров, способных генерировать металлические порошки из оксидов металлов. Самый большой реактор может производить несколько тонн порошка в год.
Источник: © Metalysis
Процесс Metallysis Fray Farthing Chen (FCC) может превращать оксиды металлов, такие как лунный камень, в металлические порошки
Побочными продуктами процесса являются двуокись углерода и окись углерода. «Катод — это оксид металла, анод — углерод или графит, а электролит — хлорид кальция», — объясняет Ян Меллор, главный научный сотрудник и управляющий директор компании Metalysis. «Когда мы прикладываем напряжение между двумя электродами, кислород покидает катод, мигрирует через электролит, соединяется с углеродом на аноде и выбрасывается в виде двуокиси углерода или монооксида углерода».0003
Для использования на Луне компания Metalysis разрабатывает инертный анод, который вместо этого выделяет газообразный кислород на этом электроде. «Эта технология способна удалить кислород примерно из 50 элементов периодической таблицы в их оксидной форме», — говорит Меллор. На площадке Harwell аэрокосмической компании Thales Alenia Space в настоящее время разрабатывается посадочный модуль, который доставит небольшой демонстрационный модуль на Луну. Этот посадочный модуль, финансируемый ЕКА и в партнерстве с Metalysis, завершит весь процесс без участия человека, от сбора реголита с поверхности до хранения кислорода до тех пор, пока он не понадобится.
Не тратить, не хотеть
Существует также растущий интерес к использованию металлического порошка, побочного продукта технологии электролиза, генерирующей кислород, компании Metallysis на Луне. Металлические порошки потенциально могут быть использованы для 3D-печати строительных материалов, причем 3D-печать (аддитивное производство) является одним из применений металлических порошков, производимых Metalysis на земле.
Различные районы Луны имеют разный минеральный состав, как и на Земле. Таким образом, проблема использования металлических сил, сделанных из лунного реголита, будет заключаться в управлении вариациями его состава. Есть две основные формы лунного реголита, которые с Земли выглядят как отчетливые серые и черные пятна. Серые области в основном представлены анортозитами, богатыми алюминием, кальцием и кремнием. Черные области состоят из базальтов, включая ильменит, минерал оксида железа и титана.
Электролиз — не единственный инструмент, разрабатываемый для доступа к металлам в этих минералах. НАСА также планирует использовать несколько наземных процессов для извлечения металлов из этих типов материалов. Магнитная сепарация и другие методы, подходящие для удаления железа и титана из ильменита, представляют особый интерес, объясняет Сандерс.
Другой подход, разрабатываемый на этот раз в лаборатории Ананда, заключается в использовании микроволн для концентрации металлов в лунном реголите. Его команда обнаружила, что железо и некоторые другие металлы могут выходить из своей минеральной формы, когда имитаторы лунного реголита нагреваются в микроволновой печи. «Изначально [металл] заперт в силикатных минералах, но когда мы нагреваем их в микроволновой печи, железо отделяется от этих силикатных структур и собирается вместе, чтобы стать большим сгустком металла», — объясняет он. Затем эти куски чистого металла можно было бы извлечь с помощью существующих технологий, добавляет он.
Дом вдали от дома
Для строительства Луны нужен не только металл. Необработанный реголит также имеет много потенциальных применений, и правительственные космические агентства и коммерческие компании спешат разработать инструменты для строительства с его помощью.

«Точно так же, как вы видите на строительной площадке на Земле, у вас есть несколько инструментов и несколько единиц оборудования, которые, как мы можем представить, могут быть одинаково полезны на Луне, когда вы пытаетесь построить различные типы этих инженерных сооружений», объясняет Корки Клинтон, заместитель директора научно-технического отдела Центра космических полетов НАСА имени Маршалла в Хантсвилле, США.
Сырой реголит можно использовать для создания мест обитания с надежной защитой от радиации и микрометеоритов . Он также будет действовать как изолятор и предотвратит потерю тепловой энергии изнутри. Посадочные площадки с барьерами для защиты инфраструктуры за ними, похожими на дефлекторы реактивных снарядов в аэропортах, — еще одна цель, изучаемая для необработанного реголита. На лунную базу будут регулярно прибывать и уходить ракеты снабжения. «Когда ракета приземляется на Луну, и шлейф двигателя выбрасывает много газа, он поднимает много реголита, и это на самом деле становится довольно серьезной опасностью, поскольку эти частицы засыпают все вокруг песком», — говорит Эйдан. Коули, научный советник Европейского центра астронавтов ЕКА в Кельне, Германия.

Изготовление кирпичей из реголита, а затем использование роботов для строительства из них — один из изучаемых подходов к строительству сооружений на Луне. «Мы шутим, что на Луне астронавты могут строить из кирпичей, но на самом деле это, вероятно, будет автоматизированная роботизированная система с большим человеческим контролем», — объясняет Коули. «Астронавты будут выступать в роли прорабов».
Когда вы на Луне, вы хотите быть максимально эффективным
В долгосрочной перспективе есть надежда, что потребность в человеке-наблюдателе на месте отпадет.
«По мере того, как мы приступаем к [строительству] более крупной и сложной инфраструктуры, мы определенно захотим иметь возможность работать непрерывно в течение более длительных периодов времени», — говорит Клинтон. Для этого планируется перейти к более автономным операциям, которые будут управляться дистанционно с Земли.
Различные методы изготовления кирпичей из лунного реголита, которые изучаются, основаны на земных процессах. Самый простой подход — собрать реголит, уплотнить его и затем термически сжечь. Это можно сделать в конструкции, похожей на печь, сфокусировав концентрированный солнечный свет или используя микроволновую технологию или лазеры.
Изучаются методы улучшения связок кирпича, такие как просеивание материалов определенного размера и добавление полимеров или синтетических связующих. НАСА также разрабатывает более экологичные альтернативы портландцементу для раствора, который будет скреплять кирпичи реголита. По оценкам, на Земле производство портландцемента генерирует около 8% глобальных выбросов углекислого газа в год.
«Мы рассматриваем различные виды цемента, которые можно было бы использовать на Луне, и в случае успеха они могли бы предложить другой способ ведения дел на Земле», — говорит Сандерс. Эта идея не беспрецедентна; сотни технологий, разработанных для космоса, нашли полезное применение на Земле, включая домашнюю изоляцию, пену с эффектом памяти и детское питание.
Еще один способ изготовления кирпичей из реголита — их 3D-печать. При аддитивном производстве отходов меньше, чем при использовании традиционных методов, таких как заполнение форм. «Когда вы на Луне, вы хотите быть максимально эффективными, — говорит Коули. Идея состоит в том, чтобы наращивать кирпичи слой за слоем, спекая по ходу, возможно, с помощью концентрированного солнечного света или лазеров, чтобы связать материал вместе, добавляет он. Необработанный порошок реголита можно напечатать напрямую с помощью технологии лазерного сплавления в порошковом слое, используемой для 3D-печати металлических объектов на Земле. В качестве альтернативы, необработанный реголит можно сначала расплавить и выдавить в нить, а затем использовать 3D-принтер для моделирования методом наплавления (FDM).

НАСА также работает с ICON, техасской строительной компанией, над созданием сверхбольших 3D-принтеров, способных печатать целые конструкции за один раз, а не отдельные кирпичи. ICON наиболее известна благодаря 3D-печати бетонных домов, и в настоящее время компания адаптирует свою технологию для печати инфраструктуры на поверхности Луны с использованием только лунных материалов.

Включи меня
Наиболее очевидной отправной точкой для подачи энергии на Луну является солнечная энергия. Задача здесь будет заключаться в том, чтобы работать в соответствии с лунным циклом, который длится 28 земных дней, чтобы обеспечить постоянный источник электроэнергии в течение длительных периодов темноты.
Этот сложный вопрос является одной из причин, по которой южный полюс был определен в качестве цели для первой лунной базы вместе с возможностью замерзания воды и менее резкими перепадами температуры по сравнению с местом посадки Аполлона вблизи экватора. «Есть вершины холмов [рядом с лунными полюсами], которые находятся почти под постоянным солнечным светом», — объясняет Кроуфорд. «Они находятся в пределах нескольких километров от постоянной тени, где может существовать водяной лед. Таким образом, база, расположенная рядом с южным полюсом, будет находиться как рядом с постоянной тенью и ее водой, так и рядом с почти постоянным солнечным светом». Южный полюс был выбран вместо северного по научным причинам. «С геологической точки зрения это более интересно», — добавляет Кроуфорд.
Источник: © KSC/NASA
Миссия «Артемида» — одна из многих, которые в ближайшем будущем отправятся на Луну. За миллиарды лет солнечный ветер внедрил гелий-3 в лунный реголит. «Мы знаем это из образцов «Аполлона», — говорит Кроуфорд, — но он присутствует только в количестве частей на миллиард». и будет ли это экономически целесообразно.
На Луне есть и другие потенциально полезные ресурсы, которые также, вероятно, присутствуют лишь в незначительных количествах. Наряду с водяными сигнатурами миссия НАСА LCROSS обнаружила в лунном кратере следы летучих веществ, включая метан, аммиак, двуокись углерода, окись углерода и водород. «Углерод, который может существовать там, может быть очень интересным, потому что остальная часть Луны очень бедна углеродом», — говорит Сандерс. Опять же, многое зависит от концентраций, но «если у вас есть источник углерода и источник водорода, у вас в основном есть нефтехимическая промышленность [и] мы можем начать думать о производстве пластмасс, связующих, полимеров и других вещах, которые будут поддерживать производство и строительство на месте», — добавляет он.
Миссия возможна
Программа Artemis и многочисленные посадочные миссии, которые прибудут в ближайшие несколько лет, должны ответить на многие нерешенные вопросы, касающиеся точных имеющихся ресурсов, способов их извлечения, жизнеспособности лунной базы и того, что она может выглядит как.
Миссии по возвращению образцов будут особенно ценны. Имитаторы лунного реголита использовались для проверки всех разрабатываемых технологий, но эти материалы в настоящее время являются лишь обоснованными предположениями о фактическом составе реголита вблизи южного полюса. Образцы из этого региона еще не возвращены на Землю. «Здесь есть риск: если мы не создадим имитаторов, точно соответствующих тому, что мы собираемся найти на Луне, это повлияет на процессы», — объясняет Клинтон. Миссии по возвращению образцов позволят разрабатываемым технологиям строить с использованием реголита и использовать его ресурсы, которые будут настроены в соответствии с точным составом лунного реголита до того, как экспериментальные установки начнут прибывать на Луну.
НАСА планирует запустить свою первую лунную базу примерно к 2030 году. Произойдет это или нет, по словам Кроуфорда, все зависит от успеха посадочного модуля SpaceX Starship, который НАСА выбрало для возвращения людей на Луну. . «У этого транспортного средства огромные возможности с точки зрения массы, которую он может доставить на лунную поверхность», — говорит он. Его обширный грузовой отсек позволит приземлить экспериментальные установки, чтобы начать устанавливать, насколько легко строить и извлекать воду и металлы из лунного реголита на месте.