撒尿和泥這個詞,經常用來形容過去70後以及更大年齡國人對童年生活的回憶。但5月8日歐空局網站發表文章稱,該機構最近的一項研究表明,「撒尿和泥」將成為未來建造月球基地的非常有前途的方法,而且還能大大提高月球基地抵抗惡劣環境的能力。
研究人員發現,添加人類的尿液中發現的主要有機化合物——尿素,將使3D列印出來的月壤混凝土混合物在硬化之前更具延展性,樣品可以很容易地成型,並在重量高達自身重量的10倍的情況下保持其形狀。而這種材料在凝固後,形成的未來月球基地將更加堅固。相比其他常見的塑化劑(如萘或聚羧酸鹽),尿素的的效果更好,而且減少了對水的需求。
這項研究的發起人、歐空局高級概念團隊的瑪麗斯·阿恩霍夫表示:「與其他材料相比,這種添加尿素的新配方所帶來的的高強度,給我們留下了特別深刻的印象,而且所有材料都可以在月球表面就地取材。」只使用月球表面可用的材料建造月球基地,這是一種被稱為原位資源利用的方法,將儘可能減少從地球發射物資的需要。
3D列印的月壤混凝土,主要成分將是月球表面隨處可見的粉狀土壤,稱為月球風化層,而使用人類尿液還減少了配方中所需的水量。多虧了未來的月球居民和太空人,每人每天產生的1.5升液體廢物可能會成為太空探索的一個有前途的副產品。「尿素價格便宜,容易獲得,但也有助於製造堅固的月球基地建築材料,」瑪麗斯指出。
為什麼是尿素呢?尿素是僅次於水的人類尿液中含量最豐富的成分。尿素可以打破氫鍵,降低流體混合物的粘度。尿液中還含有有助於治療過程的鈣礦物質。在地球上,尿素以工業規模生產,並被化工和醫療公司廣泛用作工業化肥和原材料。瑪麗斯稱:「太空人的尿液,只要稍微調整一下水分含量,基本上就可以直接用於未來的月球基地建設。這是非常實用的,避免了太空中建造複雜的水循環系統。」
測試證實,這種摻有尿素的混凝土能夠經受住真空和極端溫度等惡劣的空間條件。這兩個因素對月球表面建築材料的物理力學性能影響最大。所有樣品都受到真空和凍融循環的影響,以模擬整個月球晝夜的急劇溫度變化,變化範圍可能從-171°C到114°C。樣品承受的溫度從114°C到-80°C,表明了這種材料在更低溫度下表現不錯。
這項研究成果,是荷蘭的歐空局研究人員與挪威、西班牙和義大利的大學的密切合作完成的。它不僅可以為空間探索帶來有價值的結果,也可以為地球上的技術應用帶來寶貴的結果。例如這個配方也適用於製造的耐火和耐熱無機聚合物。該團隊的未來將研究提升這種「撒尿和泥」的新材料,除了堅固和適應高溫低溫之外,還能有抵禦太空電離輻射的能力。
目前。世界航天強國都對探索開發月球產生了濃厚的興趣。他們的目標不僅僅是要實現載人登月,而且是要建立半永久性月球基地,甚至地月經濟帶。例如5月6日美國總統川普希望通過「國與國之間的雙邊合作協議」,在未來美國的月球基地周邊建立排他性的「安全區」。這項名為「阿爾忒彌斯太空協議計劃」明顯排斥中俄。而2019年11月我國航天科技集團科技委主任包為民透露,應力爭在本世紀中葉建成10萬億美元規模的地月空間經濟區。