Інженери Пенсильванського університету зібрали перспективний теплоізолятор для місячних баз зі стосу сотень листів майлару — тієї самої тонкої плівки, з якої роблять блискучі термоковдри для марафонців і якою NASA обклеювало майже все, включно з основою посадкових модулів Apollo. Конструкцію назвали HyLIFS, гібридні шаруваті ізоляційні стоси, і описали в ACS Applied Materials & Interfaces.
На Місяці вдень близько 127 °C, уночі температура падає нижче -153 °C, а в постійно затінених полярних кратерах — до -233 °C. Ізоляція там обов’язкова, але найкращі ізолятори надто тендітні. Аерогелі, які гріють марсоходи NASA, складаються переважно з порожнечі й бояться механічних пошкоджень. Стандартна багатошарова ізоляція з відбивних плівок із розпірками чудово гасить випромінювання, проте рветься від дотику й не тримає навантаження. «Для місячної інфраструктури ми хотіли б обидва, — каже доцент кафедри машинобудування та прикладної механіки. — Матеріал має опиратися і пошкодженням, і втраті тепла».
Збирають стоси вручну, лист за листом. Частину плівок покривають надтонким шаром оксиду алюмінію для жорсткості. «Ми працюємо двома пінцетами й маленькими важками, — розповідає перша авторка роботи Даніель Левін, нещодавня випускниця докторантури Penn з хімії. — Навіть якщо дихнути поруч зі стосом, шари розлітаються».
У вакуумі, стиснуті так, як це було б у житловому модулі з атмосферним тиском усередині, найкращі зразки показали теплопровідність на рівні високоефективних вакуумних ізоляторів і при цьому лишилися гнучкими. Потім їх почали тиснути всерйоз — до 20 МПа, приблизно 91 кілограм, зосереджений на площі кінчика пальця. Стоси витримали десять таких циклів поспіль без втрати теплових характеристик.
У комерційний майлар виробники додають мікроскопічні антиадгезійні частинки, щоб плівка не злипалася сама із собою, — і саме це виявилося найважливішим. Моделі й експерименти показали: у вакуумі тепло переходить між листами в точках дотику цих частинок. Через них найтонші плівки не мали переваги — більше контактів означає більше шляхів для тепла, тож середня товщина з покриттям працювала не гірше. Розмір і густину частинок тепер можна підбирати навмисно.
Поки що зразок HyLIFS — квадратний сантиметр, на який ідуть години ручної різки й складання. Для житла потрібні метрові полотна, і команда розраховує на безперервне покриття великих рулонів майлару. Якщо властивості збережуться на рулонному масштабі, ізоляцію для місячних модулів, скафандрів і роверів робитимуть з плівки, яку вже зараз випускають тоннами.