首块太空造水泥完成初步测试 微观结构大不同 未来火星造城必备

还记得两个月前美国NASA宇航员在空间站上进行的太空水泥制造吗?当时宇航员亚历山大·格斯特在空间站中将一包包用塑料袋包装的干水泥粉按照要求注入了水,并使用离心机的旋转制造了0%、16%和38%的离心力,以模拟在0重力、月球和火星上水泥结晶和硬化的效果。神奇的是,水泥粉在太空中依然得到了有效地凝结,并最终固化成了结实的水泥块。最终这些太空水泥被SpaceX的龙飞船带回了地球。

NASA在太空中固化水泥

返回地球的太空水泥很快被运到了宾夕法尼亚州立大学的材料表征实验室,材料学家们经过对太空水泥的系统调查,最终得出了初步结论,水泥在太空中凝结的效果要比预想要好得多。不同重力下结晶的水泥块都呈现出了应有的干涸水泥块的特性,并且具备一定的坚硬程度。通过电子显微镜和其他一些高科技设备的检测,科学家们发现微重力下的水泥块呈现出了非常独特的微观结构,与同等配比的水泥粉在地球上的呈现效果大有不同。

太空结晶的水泥有更多的孔状物

研究人员表示,两者之间最大的不同就是太空中制造的水泥中的孔状物要远大于地球水泥。孔隙度的增加会明显影响水泥材料的强度,尽管实验室还没有没有测试具体的强度值,但通过现有的物理测试来看,太空水泥仿佛有一定的耐用性。人类在地球上利用水泥构造建筑已经有数百年的时间了,但依然对他的水化过程依然不是特别了解,现在我们已经知道了地球和太空水泥结晶的一些差异,我们就可以尝试通过寻找特定的粘合剂材料,以弥补微重力对水泥结晶造成的影响。

宇航员亚历山大进行水泥结晶实验

还有一个问题,太空中制造的水泥是用塑料袋进行约束的,这与地球的露天制造略有不同,因此实验结果也许受到了塑料袋的影响,这也是后期研究需要注意的问题。科学家们希望能找到一种可靠的粘合剂,通过混合不同比例的粘合剂,来适应月球到火星环境下不同重力的水泥硬化效果,可以让其他星球上使用水泥的效果与地球相仿。

太空水泥实验的成功无疑有着巨大的意义,美国正致力于征服千万公里外的红色星球,当人类涉足火星时,人造火星舱只能临时性地成为火星人的栖息地,长远看还需要在火星上大兴土木,建设火星城堡,保护人类不受有害射线和极端环境的影响。火星上有足够的砂石可以利用,一旦水泥技术在火星上获得突破,火星盖楼将变得容易起来,月球也是一个道理。

想象中的未来火星城市

目前我国也在规划2030年以后的月球科研站,其中在长期规划中就有使用月尘或者月球土壤作为原料,3D打印式地建造月球房屋,水泥这种粘合剂在打印月球建筑时也是必不可少的要素。希望中国空间站2022年建成后,我们中国自己的载荷专家,也可以在空间站开展太空水泥实验,早日研制出我们自己的月球土壤粘合剂。

相关文章

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。