روش عجیب برای تولید سیمان در ماه

به گزارش می متالز، یکی از پژوهش‌هایی که سازمان فضایی اروپا (ESA) اخیرا انجام داده، نشان داده است که با استفاده از اوره، به‌عنوان ترکیب اصلی آلی موجود در ادرار انسان، می‌توان مخلوطی شبیه به سیمان در کره‌ ماه ساخت که به استحکام زیستگاه‌های آینده قمری کمک می‌کند.
سایت scitechdaily در گزارشی نوشته است: پژوهشگران دریافتند که افزودن اوره به مخلوط ژئوپلیمر قمری که یک ماده ساختمانی شبیه به بتن است، بهتر از سایر پلاستی‌سایزرهای (plasticizers) رایج مانند نفتالین یا پلی کربوکسیلات کار می‌کند و نیاز به آب را کاهش می‌دهد. پلاستی‌سایزر یا روان‌کننده بتن که با عنوان کاهش‌دهنده آب هم شناخته می‌شود، یکی از انواع افزودنی‌های شیمیایی به بتن است.
این ترکیب که از یک پرینتر سه بعدی به‌دست می‌آید، قوی‌تر از سیمان معمولی است و کارایی خوبی دارد. یک نمونه تازه می‌تواند به راحتی قالب‌گیری شود و شکل خود را با تحمل وزنی معادل 10برابر وزن خود حفظ کند.
مارلیز آرنوف، مبتکر و نویسنده همکار این پژوهش که در گروه مفاهیم پیشرفته سازمان فضایی اروپا فعالیت می‌کند، می‌گوید: جامعه علمی، خصوصا از مقاومت بالای این دستورالعمل جدید در مقایسه با سایر مواد، تحت‌تأثیر قرار گرفته است، اما آنها همچنین مجذوب این واقعیت شده‌اند که ما می‌توانیم از آنچه اکنون در‌ماه موجود است، استفاده کنیم.
فقط با استفاده از مواد موجود در مقر فضایی در‌ماه می‌توان نیاز به انتقال حجم عظیمی از منابع زمین برای ساخت‌وساز در‌ماه را کاهش داد.
ماده اصلی آن یک خاک پودری است که در همه جا روی سطح‌ ماه یافت می‌شود و معروف به سنگ پوشه یا رگولیت قمری است. سنگ پوشه یا رِگولیت به لایه‌ای از سنگ یا پوششی از واریزه‌های سنگی که روی سنگ بستر را می‌پوشاند، گفته می‌شود. اوره به‌عنوان یک سوپرپلاستی‌سایزر، مقدار آب لازم در این دستورالعمل را محدود می‌کند.
به لطف1.5 لیتر پساب مایعی که هریک از ساکنان آینده‌ ماه هر روز تولید می‌کنند، می‌توان به یک محصول جانبی امیدوارکننده دست یافت که برای اکتشافات فضایی قابل استفاده است.
مارلی می‌گوید: اوره ضمن اینکه ارزان و به راحتی در دسترس است، می‌تواند به تولید مواد مستحکم ساختمانی برای ساختن یک پایگاه در‌ماه کمک کند.
 

چرا اوره؟

پس از آب، اوره فراوان‌ترین ماده در ادرار انسان است. اوره می‌تواند پیوندهای هیدروژن را بشکند و ویسکوزیته مخلوط‌های مایع را کاهش دهد. ادرار همچنین حاوی ماده معدنی کلسیم است که به روند کامل شدن کار کمک می‌کند.
اوره در زمین در مقیاس صنعتی تولید می‌شود و به وسیله شرکت‌های شیمیایی و پزشکی به‌عنوان کود صنعتی و مواد اولیه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مارلیز می‌گوید: امیدواریم که ادرار فضانوردان بتواند به شکلی اساسی با تغییر جزئی در میزان آب آن در پایگاه‌های قمری آینده مورد استفاده قرار گیرد. این مایع بسیار کاربردی است و ما را از دشواری و پیچیدگی سیستم‌های پیشرفته بازیافت آب در فضا بی‌نیاز می‌کند.
 

مقاومت در خلأ و دماهای مختلف

تعدادی از آزمایش‌ها تأیید کرده است که این نوع بتن مخلوط شده با اوره، می‌تواند در برابر شرایط سخت موجود در فضا مانند خلأ و دمای زیاد مقاومت کند. این 2 عامل، بیشترین تأثیر را بر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی مواد ساختمانی سطح قمری می‌گذارند.
همه نمونه‌ها از طریق شبیه‌سازی‌، در معرض چرخه‌های خلأ و یخ‌زدگی و تغییرات شدید دمای روز و شب ‌ماه که ممکن است بین منفی 171درجه تا مثبت 114درجه سانتیگراد باشد، قرار گرفتند. این نمونه‌ها از مثبت 114درجه سانتیگراد تا منفی 80درجه سانتیگراد مقاومت کردند که می‌تواند نشانه خوبی از نحوه رفتار ماده در دماهای پایین‌تر هم باشد.
 

محافظت از ساکنان آینده

شیما پیله ور، نویسنده همکار این مطالعه و استادیار Østfold University College در نروژ می‌گوید: همکاری نزدیک بین محققان سازمان فضایی اروپا در هلند و دانشگاه‌های نروژ، اسپانیا و ایتالیا این امکان را برای ما فراهم کرده تا به چنین ایده اکتشافی و تا حدودی پرمخاطره بپردازیم که می‌تواند نتایج ارزشمندی را نه‌تنها برای کاوش در فضا، بلکه برای کاربردهای فناوری در زمین به همراه آورد. این دانشمند ایرانی تبار ادامه می‌دهد: حوزه صنعت می‌تواند از این دستورالعمل‌ها برای پلیمرهای معدنی غیرآلی مقاوم در برابر آتش و گرما که برای تولید مواد افزودنی مناسب است، بهره‌مند شود.
یکی از موضوعات مهمی که این گروه می‌خواهد به آن بپردازد، این است که چگونه الیاف بازالت در ‌ماه می‌توانند باعث تقویت بتن شوند و چگونه می‌توان از این مواد برای محافظت از گروه‌هایی که در آینده در‌ماه ساکن می‌شوند، بهترین استفاده را کرد. پژوهشگران امیدوارند که این ملات تازه اوره‌ای بتواند در آینده، فضانوردان را در برابر سطوح مضر اشعه یونیزه محافظت کند.
 

نتیجه همکاری نزدیک

همکاری نزدیک بین محققان سازمان فضایی اروپا در هلند و دانشگاه‌های نروژ، اسپانیا و ایتالیا این امکان را برای ما فراهم کرده تا به چنین ایده تولید سیمان که تا حدودی پرمخاطره است بپردازیم که می‌تواند نتایج ارزشمندی را نه‌تنها برای کاوش در فضا، بلکه برای کاربردهای فناوری در زمین به همراه آورد