Строительство на Луне и Марсе. Вам понадобится внеземной цемент
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 Марс или Луна, нам нужно делать бетон. Но мы не можем брать с собой мешки с бетоном — нам нужно использовать местные ресурсы», — сказал Норман Вагнер, Unidel. Роберт Л. Пигфорд, заведующий кафедрой химической и биомолекулярной инженерии Делавэрского университета.
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 необычному строительному материалу заключается в том, что он должен быть достаточно прочным для вертикальных стартовых площадок, необходимых для защиты искусственных 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 журнале Advances in Space Research. Недавно эта работа была освещена в журнале Advances in Engineering.
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, задаться вопросом, 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.
«Это не тривиальная вещь. Вы не можете просто сказать, дайте мне какую-нибудь старую глину, и я заставлю ее работать. У нее есть показатели, химия, о которой вам нужно беспокоиться», — сказал Вагнер.
Исследователи смешали различные смоделированные почвы с силикатом натрия, затем отлили геополимерную смесь в формы, похожие на кубики льда, и дождались реакции. Через семь дней они измерили размер и вес каждого кубика, а затем раздавили его, чтобы понять, как материал ведет себя под нагрузкой. В частности, они хотели знать, влияют ли небольшие различия в химическом составе смоделированных почв на прочность материала.
«Когда ракета взлетает, на посадочную площадку давит большой вес, и бетон должен держаться, поэтому прочность материала на сжатие становится важным показателем», — сказал Вагнер. «По крайней мере, на Земле мы могли создавать материалы в виде маленьких кубиков, обладающих прочностью на сжатие, необходимой для работы».
Исследователи также подсчитали, сколько земного материала потребуется взять с собой астронавтам, чтобы построить посадочную площадку на поверхности Луны или Марса. Оказывается, предполагаемое количество находится в пределах диапазона полезной нагрузки ракеты, от сотен до тысяч килограммов.
Исследовательская группа также подвергла образцы воздействию различных условий, присутствующих в космосе, включая вакуум, низкие и высокие температуры. То, что они нашли, было информативным.
В вакууме некоторые образцы материала действительно образовали цемент, в то время как другие оказались успешными лишь частично. Однако в целом прочность на сжатие геополимерного цемента в вакууме снизилась по сравнению с геополимерными кубиками, отвержденными при комнатной температуре и давлении. Это вызывает новые соображения в зависимости от назначения материала.
«Будет компромисс между тем, нужно ли нам отливать эти материалы в среде под давлением, чтобы гарантировать, что реакция образует самый прочный материал, или мы можем обойтись без формования их в вакууме, нормальной среде на Луне или Марсе, и достичь то, что достаточно хорошо», — сказала Миллс, получившая докторскую степень в области химического машиностроения в UD в мае 2022 года и сейчас работающая в Dow Chemical Company.
Между тем, при низких температурах около -80 градусов Цельсия геополимерные материалы вообще не реагировали.
«Это говорит нам о том, что нам, возможно, потребуется использовать какой-то ускоритель для достижения прочности, которую мы наблюдаем при комнатной температуре», — сказал Миллс. «Возможно, геополимер нужно нагреть, или, может быть, нам нужно добавить что-то еще в смесь, чтобы запустить реакцию для определенных приложений или сред».
При высоких температурах, около 600 градусов по Цельсию, исследователи обнаружили, что каждый луноподобный образец становился прочнее. По словам Миллса, в этом нет ничего удивительного, учитывая, насколько кинетика замедляется при низких температурах. Исследовательская группа также увидела изменения в физической природе геополимерного цемента под воздействием тепла.
«Геополимерные кирпичи становились гораздо более хрупкими, когда мы их нагревали, разрушаясь, а не сжимаясь или ломаясь надвое», — сказал Миллс. «Это может быть важно, если материал будет подвергаться любому внешнему давлению».
Основываясь на своих результатах, исследователи заявили, что химический состав и размер частиц могут играть важную роль в прочности материала. Например, более мелкие частицы увеличивают доступную площадь поверхности, облегчая их реакцию и потенциально повышая общую прочность материала. Другой возможный фактор: количество алюмосиликатов в исходных материалах, которое бывает сложно оценить, когда добавленные растворы также могут содержать небольшие концентрации этих материалов и вносить вклад в характеристики материала.
Что все это значит?
Ну, Amazon не предлагает двухдневную доставку в космос, поэтому разработка правильной рецептуры исходных материалов имеет значение. Понимание того, что влияет на прочность материала, также важно, поскольку астронавты будут получать материалы для верхнего слоя почвы из разных мест на планетах, а может быть, даже с разных планет.
Эти результаты также могут быть использованы для производства геополимерных цементов на Земле, которые лучше подходят для окружающей среды и могут быть получены из более широкого спектра местных материалов. Геополимерные цементы также требуют меньше воды, чем для производства традиционного цемента, потому что сама вода не расходуется в реакции. Вместо этого вода может быть извлечена и повторно использована, что является плюсом в условиях ограниченного количества воды, от засушливых земных ландшафтов до открытого космоса.
Сегодня двое нынешних аспирантов Вагнера изучают способы использования геополимерных цементов для 3D-печати домов и активации геополимерных материалов с помощью микроволновой технологии. Работа представляет собой совместный проект с исследователями из Северо-восточного и Джорджтаунского университетов. Подобно микроволнам, которые вы используете для разогрева утреннего кофе, микроволновый нагрев может ускорить отверждение геополимера и однажды может дать наземным строителям или астронавтам возможность целенаправленно отвердевать геополимерный бетон.
Источник
Последние аномальные новости

Ведьму арестовали за неосторожное обращение с огнем

Вода сохранялась в марсианском кратере намного дольше

Вторжение яйцевидных НЛО в окрестностях Левелленда

Голубые сверхгиганты образовываются из слияния двух звезд

Домашние роботы со здравым смыслом

Есть места, куда сталкеры боятся ходить

Жизнь можно обнаружить в отдельном инопланетном зерне

Инопланетяне приглядывают за атомными станциями Индии

Как и когда можно увидеть дьявольскую комету

Люди скоро превратяться в Боргов

Миссия по сбору ресурсов с астероида Апофис

НЛО замечен над атомной станцией в Тамилнаду

Обнаружен потенциально обитаемый водный мир

Планетарный каннибализм распространен среди звезд

Половина всех менеджеров стремятся заменить работников ИИ

Полупроводниковые волокна для одежды людей

Рождение и смерть гигантских звезд

Тайна врат в Ад Иераполиса

Темная материя может образовывать звезды

Элитные коммандос обнаружили НЛО

Жители острова Пасхи посещали Южную Америку

Загадка образования первых галактик

Загадочный проект 'Синий луч' в действии

Замаскированный НЛО замечен над Португалией

Изучение экзотических звездных явлений

Космический телескоп распутал историю нашей галактики

Марсианский вертолет мог бы стать бортовым геологом

НЛО замечен над Южной Африкой

НЛО летают над атомными электростанциями Индии

Новый троянский астероид нашли на орбите Марса

Обнаружены четыре новых экзотических белых карлика

Понимание коррозии позволяет создавать новые металлы

Сверхмассивная черная дыра не оправдывает ожиданий

Секреты пояса Ван Аллена раскрыты

Стареющие коричневые карлики становятся одинокими

Таинственный свет в небе над Сан-Антонио

Темная материи поможет понять эволюцию галактик

Уфологи могут научить нас политической паранойе

Элитные коммандос захватили НЛО

Японский летчик-истребитель рассказал о НЛО

Бигфут и сасквоч - инопланетные гибриды

Выявили лучшие места в США для обнаружения НЛО

Инопланетяне дали нам план Стоунхенджа

Инопланетяне используют невероятные технологии

Культурная площадь в Розуэлле примет уфо-фестиваль

НЛО вблизи ядерных установок ставят экспертов в тупик

НЛО замечен над поверхностью Луны

Оборона землян будет быстро подавлена инопланетянами

Общественный колледж Портленда предлагает курс по НЛО

Одна из дюжины звезд поедает свои планеты

Официальные лица США ничего не знают о НЛО

Планетологи пытаются оценить толщину льда на Европе

Поиски обломков рейса MH370 дали новую надежду

Пришло время изучить лунные лавовые трубки

Самые паранормальные места в Нью–Йорке

Строительные блоки жизни стабильны в условиях Венеры

Уинстон Черчилль скрывал информацию об НЛО

Уфологи устремились на юг Франции

Фестиваль НЛО пройдет в апреле в Эдинбурге

Шведский архив регистрирует паранормальные явления

Автокресло

Влияние накрутки реакций в Telegram на контентную стратегию. Анализ и рекомендации

Астрофизики дадут подсказку в поисках темной материи

Более 1500 наблюдений НЛО над Великобританией за 4 года

Британский взгляд на внешность инопланетян

В Великобритании замечено почти 2000 наблюдений НЛО

ИИ ChatGPT является очень эффективным инструментом

Как были сделаны татуировки ледяного человека Эци

Как, по мнению британцев, выглядят инопланетяне

Китай может начать атаку на США с Луны

Китай строит ядерный космический двигатель

Люди изменили свои суждения под воздействием ИИ

Наблюдения НЛО в районе Тиссайда

Наблюдения НЛО над Ноттингемширом за последние три года

Намеки на третью планету системе PDS 70

Начались продажи электрических летающих такси

Нашли одну из древнейших звезд

Один астероид создал более 2 млрд вторичных кратеров

Пентагон усердно скрывает информацию об НЛО

Плавающие кристаллы замедляют старение звезд

Планетарная геофизика поможет в поиске инопланетян

Последние наблюдения НЛО в Лестершире

Почему миллиардеры по всему миру строят бункеры

Рентген показал каменного младенца внутри женщины

Робот, который выполнил сальто назад без гидравлики

Сбитый с толку астроном заметил НЛО над Луной

Следующий имплант Neuralink подарит зрение слепым

Собираются создать лунную железную дорогу

Создали импульсный двигатель на водяном топливе

У людей с гаванским синдромом не выявили повреждений мозга

Флотилия НЛО замечена над горой Шаста

Эра ИИ наступит быстрее, чем мы думали

Анализ может привести к изменению парадигмы о НЛО

Более 1500 наблюдений НЛО над Англией за 4 года

В Башкирии заметили падение с неба светящегося шара

Вампиршу XVI века похоронили с кирпичом в зубах

Детей из Зимбабве мучает полтергейст

Екатеринбуржцы увидели НЛО в облаках над городом

Жительница Эдинбурга заметила дискообразный НЛО

Загадка Безумного камня

Йог 22 года медитирует на жутком холоде

Как мы будем с ними разговаривать с инопланетянами

Легендарная подземная школа чернокнижников

Мы увидим полностью созданные ИИ игры через 5-10 лет

Наблюдения НЛО в Англии с 2020 года

Наблюдения НЛО над Мерсисайдом

Наркомана убила статуя Будды

НАСА обнаружит жизнь на Европе к 2030 году

Нечто с длинной шеей попал на камеру наблюдения

НЛО пролетает над поверхностью Луны

НЛО сбили в бразильском городе Пау Гранде

Новые изображения дьявольской кометы

Новые необычные наблюдения НЛО в районе Ковентри

ООН приняла эпохальную резолюцию по ИИ

Полемика вокруг загадочных сферул не утихает

Процедуры отчетности о НЛО и утилизации материалов

Рост числа государственных служащих-роботов

Самые реалистичные сценарии Апокалипсиса

Ужасающее заболевание - синдром лица демона

Что предсказал Нострадамус России

Штаты США, где вы будете похищены инопланетянами

Эволюция мозговых чипов

Бетти Андреассон провела у пришельцев несколько часов

Где в США лучшее место, чтобы увидеть НЛО

Загадочный космонавт Солуэй Ферт

Интерактивная карта НЛО в Великобритании

Истинно верующие атаковали бывшего главу AARO

Историческая уфологическая хроника

Лучшее место для встречи с инопланетянами

Не ждите правды от правительства США о НЛО

Несколько НЛО были замечены над Орегоном

Нефтянник заметил НЛО в форме тарелки

НЛО заметили в штате Миннесота

НЛО над фермой в Орегоне

НЛО украл шесть дней из жизни Трэвиса Уолтона

Офицер полиции Лонни Замора заметил НЛО

Парень заметиил НЛО прежде чем они растворились

Первая трансплантация ГМ-почки свиньи пациенту

Похищение Бетти и Барни Хилл одно из самых странных

Сексуальные эксперименты инопланетян над землянами

Тайна наблюдений НЛО вблизи ядерных объектов

Уфологи терроризируют бывшего директора AARO

Азиатская Зона 51 проводит фестиваль

Астероид изменил форму после удара зонда землян

Вы когда-нибудь сталкивались с инопланетянами в Айдахо

Изменяющий форму НЛО замечен над Бирмингемом

ИИ комментирует теории заговора о Кеннеди

ИИ может заменить умерших близких людей

ИИ становится волком с Уолл-стрит

Масштабная уфо-конференция все ближе

Модель Эбби Клэнси боится инопланетян

Нашли лучшее место для наблюдений НЛО в США

НЛО в форме тарелки парил над нефтяной вышкой

Одержимая женщина помочилась черным

Пациент Neuralink с параличом конечностей играет в шахматы

Похищение в Паскагуле покажут на Netflix

Почему так много людей все еще верят в НЛО

Сверхпроводимости при комнатной температуре не существует

Уфологи собрались у офиса Чака Шумера в Нью-Йорке

Уфологи устремились в тихий город Лимож

Уфологическая неделя на британском ТВ

Я вырос, мучимый злыми демонами, теперь я экзорцист

Быстрые займы онлайн

Аватар никогда не будет лгать или будет

Адмирал ВМС видел секретные файлы об НЛО

Водород обеспечивал энергию при зарождении жизни

Высокоскоростная камера зафиксировала полет НЛО

Добровольцы обнаружили 15 редких активных астероидов

Инопланетяне более чем реальны

Как Земля остается пригодной для жизни

Может ли земная жизнь выжить у красного карлика

Наблюдения НЛО в Арканзасе

Нам следует изучать на неопознанные подводные объекты

Нейтринный фон мог бы многое рассказать нам о Вселенной

Нехватка воды приводит к образованию кругов фей

НЛО замечен над Лас-Вегасом и горой Спирит

Оператор нефтяной вышки заметил НЛО

Опубликована карта активных черных дыр

Песчаные дюны Титана состоят из разбитых маленьких лун

Сколько времени потребуется, чтобы обойти Марс

Таинственные звери Японии. Жуткие ползающие твари

Тайна сознания. Чего может достичь наука

Уфо-конференция стоимостью 160 фунтов за билет

Британский спецназ обнаружил сбитый НЛО

Воспроизвели самую раннюю форму жизни в лаборатории

Где замечали рейс MH370 на картах Google

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика