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美國宇航局(NASA)和歐洲航天局(ESA)計劃在未來幾十年內建立月球基地,這是一項更廣泛的太空探索計劃的一部分,該計劃將把人類帶到更遙遠的目的地,如火星。
然而,月球的殖民化造成了一些問題:當人類返回月球居住時,他們將住在哪裡?月球的表面比地球表面粗糙得多,它有高水平的輻射、極端的溫度變化、隕石轟炸和後勤問題,未來居住在月球表面的太空人將不得不忍受更激烈的條件。這意味著他們居住的建築必須能夠承受這種獨特環境的陷阱。
此外,在考慮月球建築材料時,研究人員必須考慮從地球運送到月球的重量。從地球向太空運送約0.45公斤的重量需要大約1萬美元,這意味著以這種方式建造一個完整的登月艙將非常昂貴。這就是為什麼航天機構正在考慮使用月球表面的原材料,甚至太空人自己可以提供的原材料,比如他們的尿液。
很明顯,很多人可能會立即想到:為什麼在地球上我們似乎對製造沒有尿液的混凝土沒有問題,為什麼尿液在月球上製造混凝土很重要呢?在一項新的研究中,研究人員發現,人類尿液中發現的主要有機化合物尿素可能對月球結構的混凝土製造有用。研究人員發現,它可以作為混凝土的增塑劑,用於建築結構。
來自挪威、西班牙、荷蘭和義大利的科學家與歐洲航天局合作,進行了幾項實驗,以驗證尿素作為增塑劑的潛力。增塑劑是一種添加劑,可以加入混凝土中軟化初始混合物,使其在變硬之前更具柔韌性。
為了創造和測試尿素作為增塑劑的使用,研究小組使用了ESA開發的一種材料,這種材料類似於月球表面的風化層,或來自月球表面的鬆散物質。他們用尿素和其他增塑劑測試了這種材料,看它能承受多大的重量,在將材料加熱到80攝氏度後測試其抵抗力,並在反覆冷凍和解凍後進一步測試,以複製月球表面發生的極端溫度循環。
研究人員說:「更重要的是,通過這項研究,我們發現月球基地工作人員的尿液等廢物也可以被利用。尿液的兩種主要成分是水和尿素,尿素分子可以破壞氫鍵,因此降低了許多含水混合物的粘度。」
研究小組發現,使用尿素作為增塑劑的樣品能夠承受重量,保持穩定,保持形狀。因此,雖然研究小組將進一步測試這一概念,以找出未來月球結構的最佳建築材料,但他們從這項研究中得到了一些有希望的結果。
「我們還沒有研究如何提取尿液尿素,我們正在評估這是否真的是必要的,因為也許其他組件也可以用來形成地質聚合物混凝土。」研究人員補充說。科學家們強調,需要進行進一步的測試,以找到月球基地的最佳建築材料,在那裡可以使用3D印表機進行批量生產。