地球上的水泥在太空起不了作用,所以美国制造了太空水泥

无意星胜 2022-08-16 02:18:08

现在,美国科学家们可以使用模拟月球表层土制成粉碎地质聚合物立方体,说的简单点就是“月球水泥”。科学家们解释说:“如果我们要在火星或月球等其他星球上生活和工作,我们需要制造混凝土。但我们不能随身携带一袋混凝土,我们需要利用当地资源。”

科学家们正在探索如何利用月球或火星上类似粘土的表层土材料作为外星水泥的基础。要想成功,需要一种粘合剂通过化学方法将外星物质粘合在一起,这种超乎寻常的建筑材料的一个要求是,它必须足够耐用,可以建造垂直发射台,以保护人造火箭在发射或着陆期间不受旋转岩石、灰尘和其他碎片的影响。大多数传统建筑材料,如普通水泥,不适合在空间条件下使用。

科学家们正在研究这个问题,并成功地将模拟月球和火星土壤转化为地质聚合物水泥,这被认为是传统水泥的良好替代品。科学家们还创建了一个框架,以比较不同类型的地质聚合物水泥及其特性,并报告了空间研究进展的结果。

地质聚合物是由铝硅酸盐矿物形成的无机聚合物,从特拉华州的白土溪纽瓦克到非洲,随处可见普通粘土。当与高pH值的溶剂(如硅酸钠)混合时,粘土可以溶解,释放其中的铝和硅,与其他材料反应,形成新的结构,如水泥,最关键的是月球和火星上的土壤也含有普通粘土。

科学家们解释说:“这不是一件小事。你不能只是说给我一些旧粘土,我会让它发挥作用。你必须担心它的指标和化学性质,我们将各种模拟土壤与硅酸钠混合,然后将地质聚合物混合物倒入类似冰块的模具中,等待反应发生。七天后,我们测量了每个立方体的大小和重量,然后将其压碎,以了解材料在载荷下的行为。具体地说,我们想知道模拟土壤之间的化学差异是否会影响材料的强度。”

科学家们解释说:“当火箭起飞时,有大量重量压在着陆台上,混凝土需要支撑,因此材料的抗压强度成为一个重要指标。在地球上,我们能够制造出具有完成这项工作所需抗压强度的小立方体材料,但是在月球表面就得重新考虑了。”

科学家们还计算了宇航员在月球或火星表面建造着陆台需要制造多少陆地材料,科学家们还将样品置于太空中的不同环境中,包括真空,低温和高温环境中,他们的发现提供了信息。在真空条件下,一些材料样品确实形成了水泥,而另一些仅部分成功。然而,总体而言,与在室温和压力下固化的地质聚合物立方体相比,地质聚合物水泥在真空下的抗压强度会降低。

与此同时,科学家们发现在零下80摄氏度的低温下,地质聚合物材料根本没有反应。“这告诉我们,也许地质聚合物需要加热,或者我们需要在混合物中添加其他物质,以启动某些应用或环境的反应。在大约600摄氏度的高温下,我们发现每一个类似月球的样本都会变得更强,考虑到低温下动力学是如何受阻的,这并不奇怪,我们还发现了热作用下地质聚合物水泥物理性质的变化。”

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