近日,欧洲太空总署发表最新研究成果,让建造「月球基地」 不再成为遥不可及的梦想。
月球基地的关键原料
自从人们首次在月球留下脚印后,「建立月球基地」的想法就不断在人们脑袋徘徊。只是,人们一直以来都无法为月球基地找到合适的建材。
不过,经过科学家努力研发后,目前人们与月球基地的距离,就只差……太空人的一泡尿。
欧洲太空总署:太空人的尿非常重要
5 月 8 日,欧洲太空总署(European Space Agency,ESA)发表最新研究成果,表示可用人的「尿液」当作高效减水剂(superplasticizer),以製作「月球版混凝土」。
「月球版混凝土」较正式的名称是「月球地质聚合物的混合物」(lunar geopolymer mixture),是以月球表面粉状的土壤为主要原料,製作出与地球混凝土功能如出一辙的「月球版混凝土」。
不过,就像地球混凝土需要高效能减水剂,让混凝土在凝固前能保持良好流动性和加工性,月球地质聚合物的混合物同样也需要高效能减水剂。
From astronaut waste to superplasticiser, urine could help build robust concrete for a #Moonbase. Researchers are bringing urea, lunar dust simulant and 3D printing to the mix to #ExploreFarther 👉 https://t.co/VzIznMgCNd pic.twitter.com/Whuc1ozP3m
— ESA (@esa) May 8, 2020
▲ ESA 在官方 Twitter 向世界分享这则好消息,表示未来太空人产生的废物,将能当作高效能减水剂,生产建筑月球基地所需的建材。
尿素是关键
科学家希望未来在搭建月球基地能尽量就地取材,减少从地球携带的装备,因此盯上了人的尿,这才开发出以尿素为高效能减水剂的月球地质聚合物的混合物配方。
ESA 表示:「感谢未来住在月球基地的人们,往后他们每天产生的 1.5 公升液体,有望成为一项太空探险前途无量的副产品。」
▲ 能在月球生产只是第一步,产出的原料还必须耐得住太空的严苛环境,才有机会获选为月球基地的建材。
撑 10 公斤很容易
ESA 形容以尿素为高效能减水剂的月球地质聚合物的混合物「强大又有良好可加工性」,据 ESA 实验,3D 印表机列印出的样品,支撑比自己重 10 倍的物品时,仍然能保持原状
不过,光是耐重表现优秀,还不足以成为月球基地建材的候选人,能否耐得住太空严苛的环境,并保护住在其中的太空人,才是优秀月球建材的必备条件。
极端高低温变化测试
对此,ESA 也对样品做了模拟月球环境条件的测试。
月球的日夜温差很大,气温可能在摄氏 -171 度和摄氏 114 度间上下。因此,ESA 将样品放入真空环境,在摄氏 -80 度至 114 度範围测试,所有的样品也都顺利通过,让科学家推测这些材料还能适应更低的温度。
就地取材不是梦
对于研发成果,ESA 先进概念小组成员,也是这项研究的发起人雅恩霍夫(Marlies Arnhof)表示:「科学家对新配方展现的高强度印象非常深刻,此外,人类有能力使用月球已存在的材料也十分吸引人。」
另外,雅恩霍夫也特别强调这项尿素研究的价值,她指出「希望未来太空人的尿液,能在未来月球基地的兴建过程扮演重要角色」。
「这非常实用,也能避免未来必须在太空使用複杂的水循环系统」。
▲ 新配方出炉后,科学家接着要朝改良配方、让这项配方同样能应用于地球的方向努力。
成功关键,与各大学紧密合作
挪威东福尔郡大学(Østfold University College)工程学助理教授皮列瓦尔(Shima Pilehvar)指出,ESA 与挪威、西班牙和义大利各大学密切合作,是成功研发新配方的关键之一。
她表示:「(与各大学的合作)让我们有机会能进行这类具探索性,有点风险,却能为太空探险及地球科技带来一定价值的研究。」
ESA 的下一步
接下来,ESA 将继续与大学端合作,朝着改善这项配方及研究这项技术是否同样能在地球使用的方向前进。
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