宇航员尿液可能成为未来月球基地的优质建筑材料

来源: ScienceAlert

科学家发现宇航员的尿液中的尿素可以用来塑料化用于在月球上建造结构的混凝土,使其更坚固。研究团队使用3D打印机进行了实验,发现尿素混合物作为建筑材料表现良好。

如果我们人类想要在月球上居住——这是我们计划要做的——我们将需要一些东西来实际居住。小型着陆器可能适用于阿波罗任务的短暂停留,但对于更长时间的停留,我们需要一些更永久的东西。

由于将建筑材料运送到月球是一个昂贵的物流噩梦,空间机构正在调查可以在当地找到的材料。现在他们意识到其中一种材料可以在……尿液中找到。

具体来说,宇航员尿液中的尿素可以用来塑料化用于在月球上建造结构的混凝土,使其不那么脆,更柔韧,从而建造更坚固的建筑。

“为了制造将在月球上使用的地质聚合物混凝土,想法是使用那里的东西:月壤(月球表面的松散材料)和一些地区存在的冰中的水,”西班牙卡塔赫纳理工大学材料科学家Ramón Pamies说。

“但此外,通过这项研究,我们发现一种废物产品,如占据月球基地的人员的尿液,也可以使用。这种体液的两个主要成分是水和尿素,一种分子,允许氢键断裂,因此,降低了多种水溶液的粘度。”

地球上的科学家已经进行了实验,以确定哪些材料可以用来建造一个像样的月球基地。

有几个问题需要考虑。月球温度变化很大,从白天的120摄氏度(250华氏度)到夜间的-130°C(-208°F)(甚至在极地更冷!),因此建筑材料需要能够承受显著的温度变化,同时隔离内部。

没有大气层,月球的表面受到大量辐射的影响;而且,没有大气层,也没有什么可以烧毁可能想要下雨的太空岩石。据估计,每天有44,000公斤(97,000磅)的陨石材料撞击地球,月球结构将不得不承受大量的潜在轰炸。

因此,由于尿素的性质众所周知,并且可以在任何有人类的地方找到,研究团队决定尝试用模拟月壤和尿素建造一些小结构。使用3D打印机,他们构造了混合物的圆柱体,以确定尿素作为塑料化剂的效果如何。

他们还用月壤模拟物和聚羧酸基及萘基超塑化剂制成了圆柱体,以及一个没有任何塑料化剂的控制圆柱体。这些允许团队通过一系列强度测试来比较他们的结果,包括八个冻融循环,以代表类似月球的温度波动。

含有尿素或萘基超塑化剂的混合物作为3D打印材料表现相当好——它们足够“软”,可以在没有任何明显变形的情况下建造结构(尽管萘基样本在成型过程中有点开裂),但能够在打印后不久承受重载而不会失去太多形状。

另一方面,聚羧酸基和控制混合物太硬,无法在铸造后轻松成型,并产生了显著的应力裂缝,尽管它们在加载小重量时保持了形状。

该团队还在一系列冻融循环后测试了样品的抗压强度,发现尿素混合物表现出“抗压强度的连续轻微增加”。

似乎宇航员的尿袋中有很多潜力。进一步的测试将是必要的,但甚至可能可以直接使用尿液,而不必分离出尿素。

“我们还没有研究如何从尿液中提取尿素,因为我们正在评估这是否真的有必要,因为也许它的其他成分也可以用来形成地质聚合物混凝土,”挪威Østfold大学学院的材料科学家Anna-Lena Kjøniksen说。

“尿液中的实际水可以用于混合物,与可以在月球上获得的水一起,或两者的组合。”

顺便说一下,那里已经有一个完整的尿液罐,是阿波罗宇航员留下的。这肯定比Buzz Aldrin在月球上尿裤子的时候更有用……

该研究已发表在《清洁生产杂志》上。

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