Строить на Луне и Марсе? Вам понадобится внеземной цемент для этого

Для устойчивого освоения космоса потребуется инфраструктура, которой в настоящее время не существует: здания, жилье, стартовые площадки для ракет.


Итак, куда вы обращаетесь за строительными материалами, когда они слишком велики, чтобы поместиться в вашей ручной клади, а в космосе нет Home Depot?

«Если мы собираемся жить и работать на другой планете, такой как или Луна, нам нужно производить бетон. Но мы не можем брать с собой мешки с бетоном — нам нужно использовать местные ресурсы», — сказал Норман Вагнер. Unidel Роберт Л. Пигфорд Кафедра химической и биомолекулярной инженерии в Университете Делавэра.

Исследователи изучают способы использования глиноподобных материалов верхнего слоя почвы с Луны или Марса в качестве основы для внеземного цемента. Для успеха потребуется связующее, чтобы склеить внеземные исходные материалы с помощью химии. Одно из требований к этому неземному строительному материалу заключается в том, что он должен быть достаточно прочным для вертикальных стартовых площадок, необходимых для защиты созданных человеком ракет от вращающихся камней, пыли и другого мусора во время взлета или посадки. Большинство обычных строительных материалов, таких как обычный цемент, не подходят для космических условий.

Вагнер и его коллеги из UD работают над этой проблемой и успешно преобразовали смоделированные лунные и марсианские грунты в геополимерный цемент, который считается хорошей заменой обычному цементу. Исследовательская группа также создала основу для сравнения различных типов геополимерных цементов и их характеристик и сообщила о результатах в Достижения в области космических исследований. Недавно работа была отмечена в Достижения в области инженерии.

Геополимерный цемент

Геополимеры представляют собой неорганические полимеры, образованные из алюмосиликатных минералов, встречающихся в обычных глинах повсюду от Ньюарка, Уайт-Клей-Крик в Делавэре до Африки. При смешивании с растворителем с высоким pH, таким как силикат натрия, глина может растворяться, высвобождая алюминий и кремний внутри для взаимодействия с другими материалами и образования новых структур, таких как цемент.

Почвы на Луне и Марсе также содержат обычные глины.

Это заставило Марию Кацарову, бывшего младшего научного сотрудника и члена лаборатории Вагнера в UD, задуматься о том, можно ли активировать смоделированные лунные и марсианские почвы, чтобы они стали похожими на бетон строительными материалами, используя химию геополимеров. Она предложила эту идею НАСА и получила финансирование через Консорциум космических грантов Делавэра, чтобы попытаться с помощью и опытом тогдашней докторантки UD Дженнифер Миллс, которая изучала наземные геополимеры для своей докторской диссертации. Исследователи систематически готовили геополимерные вяжущие из множества известных смоделированных почв одним и тем же способом и сравнивали характеристики материалов, чего раньше не делали.