宇航員的小便可能成為未來月球基地的絕佳建築材料


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宇航員的小便可能成為未來月球基地的絕佳建築材料

如果我們人類打算在月球上生活(事實上我們也在計劃有這樣一天),我們將必須要有一些居住生活的地方。像阿波羅任務這樣的的短時間工作可能在小型著陸器裡就行了,但如果時間更長呢?我們將需要一些能更久居住的東西——建築。

由於將建築材料運到月球將是是一場昂貴的後勤噩夢,因此航天局正在研究可以在月球上找到的材料。現在他們意識到其中之一可以在……尿液中找到。


宇航員的小便可能成為未來月球基地的絕佳建築材料


具體來說,就是宇航員尿液裡的尿素可用於塑化在月球上建造建築物的混凝土,從而使其不那麼脆性和柔性,使建築物更堅固。

“原本我們計劃將在月球上使用地質聚合物水泥,這個想法是要實現需要的東西有:風化層(月球表面的鬆散材料)和目前在一些月球上的地區以冰的形式存在的水,” 西班牙卡塔赫納理工大學的材料科學家 Ramón Pamies 說。

“但是,通過這項研究,我們發現也可以使用一些廢物,例如月球基地工作人員的尿液。這種體液的兩個主要成分是水和尿素,尿素是一種允許氫鍵被破壞的材料,能作為增塑劑來使用。”


宇航員的小便可能成為未來月球基地的絕佳建築材料


其實地球上的科學家早就已經在進行實驗,來確定哪些材料可以用來建造像樣的月球基地。

要建造出理想的基地,有幾個需要考慮的問題:

1、月球溫度變化很大,從白天的120攝氏度到晚上的零下130攝氏度(兩極甚至更低!),因此建築材料需要能夠承受顯著的熱量改變內部絕緣。

2、沒有大氣層,月球表面會受到大量輻射。而且,在沒有大氣的情況下,沒有什麼可以燃燒掉可能要落下的太空岩石。每天估計會有44,000千克(97,000磅)的隕石撞擊地球,所以月球上的建築結構必須能承受許多潛在的轟炸。

由於尿素的特性是眾所周知的,並且可以在人類任何發現的地方,因此研究小組決定嘗試使用模擬的月球石和尿素建造一些小型結構。他們使用3D打印機構造了混合物的圓柱體,以確定尿素作為增塑劑的性能如何。

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他們還使用了基於硬石膏的模擬劑以及基於聚羧酸鹽和萘的高效減水劑製成了鋼瓶,並使用了完全沒有任何增塑劑的控制鋼瓶。通過使氣瓶經過一系列強度測試,並結合了八個凍融循環來代表類似月球的溫度波動,這些使團隊可以比較其結果。

包含尿素或萘基高效減水劑的混合物在3D打印材料上的性能非常好——它們“柔軟”到足以建立結構且成型後沒有任何明顯的變形(儘管萘樣品在模製過程中有少許開裂),但能夠印刷後不久即可承受重載荷,而不會有過多變形。

另一方面,聚羧酸鹽和對照混合物太硬而不能在鑄造後模製,並且即使在輕負載下仍保持其形狀,也產生了明顯的應力斷裂。

該小組還通過一系列的凍融循環測試了樣品的抗壓強度,發現尿素混合物表現出“抗壓強度連續輕微的增加”。

要知道一座建築需要多少尿素還需要進行進一步的測試,但是目前已經知道我們甚至有可能在尿液排出時使用它,而不必分離出尿素。

材料科學家Anna-LenaKjøniksen說: “我們正在評估尿液中尿素的提取方法,因為它的其他成分也可能用於形成地質聚合物混凝土,因此我們尚未研究如何從尿液中提取尿素。”

“尿液中的實際水可以與月球上獲得的水一起使用,或兩者結合使用。”

順便說一句,那裡已經有一整箱水,被阿波羅宇航員遺留下來。這肯定比那時Buzz Aldrin 在月球上撒尿留下的水更好。



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