Tomas Bata University in Zlín

Z časového hlediska lze tedy výzkumné aktivity rozdělit do dvou časových vln. První fáze se zaměřila především na průzkum a pochopení měsíčního prostředí, zatímco druhá, v současnosti se rozvíjející, je stále více orientována na praktické využití měsíčních zdrojů. Technologie využití zdrojů in-situ (ISRU), kterou poprvé navrhla NASA v 80. letech 20. století, se týká těžby, zpracování, skladování a využití mimozemských materiálů přímo na místě průzkumu k podpoře probíhajících vesmírných aktivit. Využití měsíčních zdrojů je klíčové pro plánované osidlování tohoto vesmírného tělesa a pro dlouhodobou udržitelnost zdejších aktivit. Materiální zdroje Měsíce označují látky v měsíční půdě a horninách, jako jsou oxidy kovů, silikáty, vodní led a hélium-3, a sluneční energie. Mezi nimi je pro zmíněnou technologii „ISRU“ obzvláště atraktivní lunární regolit, a to díky svému širokému rozšíření a dostupnosti na povrchu Měsíce. Má potenciál pro využití při in-situ výrobě ochranných štítů, podpůrných konstrukcí pro vědecké vybavení, přistávacích/odpalovacích ramp, energetických systémů, a dokonce i plnohodnotných lunárních základen. Regolit může navíc sloužit jako surovina pro výrobu kyslíku, vody a kovů, čímž nabízí kritickou podporu života a snižuje závislost na pozemských dodávkách, což v konečném důsledku snižuje náklady a riziko dlouhodobého obývání Měsíce. Výzkum těchto materiálů je tedy v současnosti velmi žádoucí. V rámci disertační práce se student bude věnovat výzkumu kompozitů regolit/polymer.

Annotation:

Humanity has been exploring the moon for several decades. Initial exploration of the moon began in 1958 with the launch of the first lunar probe by the Soviet Union. However, after several successful missions, lunar exploration was subdued and resumed intensively at the beginning of the 21st century. Thanks to advances in deep space exploration technologies, a renewed wave of lunar missions is now underway. In 2016, the European Space Agency (ESA) introduced the concept of a “Moon Village”, which envisages the construction of a lunar base using in-situ resources. The United States launched the Artemis program in 2017 with the aim of returning to the moon. In 2021, China and Russia jointly released the Plan for the International Lunar Research Station (V1.0), which marks a new phase of cooperation in the development of a lunar base. Japan and India are also actively working on lunar exploration. From a time perspective, research activities can therefore be divided into two time waves. The first phase focused primarily on exploration and understanding of the lunar environment, while the second, currently under development, is increasingly oriented towards the practical use of lunar resources. In-situ resource utilization (ISRU) technology, first proposed by NASA in the 1980s, concerns the extraction, processing, storage and use of extraterrestrial materials directly at the exploration site to support ongoing space activities. The use of lunar resources is crucial for the planned settlement of this space body and for the long-term sustainability of activities here. The material resources of the Moon refer to substances in the lunar soil and rocks, such as metal oxides, silicates, water ice and helium-3, and solar energy. Among them, lunar regolith is particularly attractive for the aforementioned “ISRU” technology, due to its wide distribution and availability on the lunar surface. It has the potential for use in the in-situ production of protective shields, support structures for scientific equipment, landing/launch pads, power systems, and even full-fledged lunar bases. In addition, regolith can serve as a raw material for the production of oxygen, water, and metals, thus offering critical life support and reducing dependence on terrestrial supplies, which ultimately reduces the cost and risk of long-term habitation on the Moon. Research into these materials is therefore currently highly desirable. As part of the dissertation, the student will research regolith/polymer composites.

Requirements:

Literatura/Literature:

2.      Rihan Zhang, Tongcai Wang, Gong Wang. Review of Lunar Regolith Forming Technologies for In-Situ Manufacturing/Construction on the Lunar Surface, Additive Manufacturing Frontiers 4 (2025), 200238.

3.      Mohammad Azamia, Pierre-Lucas Aubin-Fourniera, Mehdi Hojjatib and Krzysztof Skonieczny. Additive Manufacturing of PEEK/Lunar Regolith Composites for Sustainable Lunar Manufacturing, Preprint submitted to Elsevier.

4.      Md Habibor Rahman, Anna K. Hayes, Krishna Muralidharan, Douglas A. Loy, Mohammed Shafae. Additive manufacturing of hydrogel-based lunar regolith pastes: A pathway toward in-situ resource utilization and in-space manufacturing, Journal of Manufacturing Processes 118 (2024), 269–282.

5.      Lucian Alexander-Roy, Meelad Ranaiefar, Mrityunjay Singh and Michael Halbig. Effect of Processing Parameters on the Mechanical Behavior of 3D-Printed Basalt Moon Dust Reinforced Polylactic Acid Composites, Polymers 2025, 17, 2685.

6.      Sanjay Mavinkere Rangappa; Jyotishkumar Parameswaranpillai; Suchart Siengchin; M. Ramesh. Biodegradable Polymers, Blends and Composites, Woodhead Publishing 2022, Duxfor, UK, ISBN: 978-0-12-823791-5.