Новые исследования показывают, что бетон, изготовленный в космосе, может помочь людям обустроить среду обитания на Луне и Марсе.
Так, в рамках недавнего исследования на Международной космической станции, астронавты впервые сделали цементный раствор в условиях микрогравитации, показав, что он может затвердевать и использоваться в космосе, передает сайт Space.com.
Бетон – это смесь песка, камней, гравия, воды и цементного порошка, которые связываются вместе и являются прочным и надежным строительным материалом здесь, на Земле. Но он также может быть достаточно надежным материалом для защиты будущих астронавтов от космического излучения и некоторых опасностей, связанных с жизнью вне Земли, считают ученые.
«Во время полетов на Луну и Марс, людей и оборудование там необходимо будет защищать от экстремальных температур и радиации, а единственный способ сделать это – создать инфраструктуру в этих внеземных средах», – передает NASA слова главного автора исследования Александры Радлинской, доцента кафедры гражданского строительства в штате Пенсильвания. «Одной из приоритетных идей космического строительства является использование материала, подобного бетону. Он очень прочный и обеспечивает наилучшую защиту, по сравнению со многими другими материалами».
Кроме того, бетон (или бетоноподобные смеси) потенциально может быть изготовлен с использованием местных материалов, таких как лунная пыль. Таким образом, когда люди создадут лунные и марсианские колонии, первые поселенцы смогут использовать местные материалы вместо того, чтобы отправлять их с Земли, что является трудным, длительным и дорогостоящим процессом.
Для исследования, названного проектом «Микрогравитационное исследование затвердевания цемента», астронавты на космической станции смешали воду с трикальциевым силикатом, основным минеральным ингредиентом в некоторых из наиболее часто используемых коммерческих цементов. До этого, бетонная смесь никогда не готовилась в условиях микрогравитации.
По структуре и наполнению бетон может показаться простым строительным материалом как в приготовлении, так и в использовании. Однако всё наоборот и довольно сложно. Ведь когда цементный порошок растворяется в воде, кристаллы начинают формироваться и соединяться вместе, изменяя молекулярную структуру нового строительного материала.
Проведенное научное исследование было нацелено на демонстрацию и дальнейшее изучение того, как цемент образуется в условиях микрогравитации и могут ли образовываться какие-либо уникальные микроструктуры в данных условиях. Проект также позволил впервые в истории сравнить образцы цемента, созданные на Земле, с образцами из космоса.
Когда ученые на Земле провели сравнение, они обнаружили, что цемент, созданный на космической станции, имел очень отличные от «земных» микроструктуры. Одним из основных отличий было то, что цемент, полученный в космосе, был гораздо более пористым, чем цемент, изготовленный на Земле.
«Повышенная пористость напрямую влияет на прочность материала, но нам еще предстоит измерить этот показатель для бетона, сформированного в космическом пространстве», – сказала Радлинская. «Несмотря на то, что бетон используется на Земле столетиями, не все аспекты процесса гидратации исчерпывающе изучены. Теперь мы знаем, что есть некоторые различия между системами на Земле и в космосе, и мы можем исследовать эти различия чтобы увидеть, какие из них полезны, а какие вредны для использования полученного материала в космосе».
Тем не менее, команда считает, что на окончательные результаты мог повлиять способ проведения экспериментов. Например, цемент на Земле обычно не обрабатывается в герметичных пластиковых мешочках, как это происходило в контролируемой среде на космической станции.
«Образцы были приготовлены в запечатанных мешочках. Поэтому проблема заключается в том, будут ли бетонные смеси иметь дополнительные отклонения в условиях открытого космоса», – сказала Радлинская.
Хотя цемент космического производства вышел немного отличающимся от цемента, изготовленного на Земле, он все же развивался и укреплялся.
«Мы подтвердили гипотезу, что его можно сделать», – сказала Радлинская. «Теперь можно предпринять следующие шаги, чтобы найти связующие, специфичные для космоса и для переменных уровней гравитации». Результаты исследования были опубликованы в журнале Frontiers in Materials.
