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ESA:宇航员尿液或能成为3D打印月球基地关键材料

2020年05月10日 12:35来源:未知手机版

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原标题:ESA:宇航员尿液或能成为3D打印月球基地关键材料 来源:cnBeta。COM

据外媒报道,欧洲航天局(ESA)正在探索如何将宇航员的尿液转化为一种有价值的建筑材料从而有可能建造更坚固的3D打印月球基地等。跟NASA一样,ESA也希望有朝一日能在月球上建造建筑物乃至在那里建立一个宇航员聚集地。

当然,这一雄新的最大挑战之一就是原材料。虽然已经有几个项目在探索3D打印技术,将其作为一种快速、灵活地构建各种结构的方法,但科研人员仍希望能避免从地球上为该过程拖运材料,因为这样会让这件事情变得更加容易。

ESA的想法是使用一种所谓的月球地聚合物混合物--一种类似混凝土的物质,它可以通过3D打印机挤出来,然后形成固体用于建造。然而打印这种材料有一种成分是必要的,那就是某种增塑剂。通常情况下会选择萘或聚羧酸盐,以此来减少混合物中对水的需求。

虽然月球本身的土壤--也被称为月球风化层--可以形成打印材料的主体,但传统的增塑剂需要从地球上提取。据NASA估计,将一磅材料送入轨道的成本约为1万美元,这对任何有用的月球基地来说都是不现实的。

相比之下,尿素是人类尿液中含量第二丰富的成分--第一是水--ESA的新研究表明,尿素实际上是一种很好的增塑剂。尿素不仅可以分解氢键降低流体粘度,另外尿液中的钙矿物还可以改善月球地聚合物的固化过程。

“我们希望宇航员的尿液在未来的月球基地也能像现在一样被使用,只需对水的含量做一些小的调整,”该研究的发起者和合著者、ESA高级概念小组成员Marlies Arnhof解释称,“这是非常实用的,避免了在太空中进一步复杂化水回收系统的需要。”

据了解,平均每位宇航员每天产生超3品脱的液体废物。这使得它既便宜又容易获得,并且它在混合中的效用也非常高。样品是用模拟的月球土壤制作,并经受真空和冻融循环,这跟月球混凝土在月球上可能面临的情况类似。

ESA研究小组发现,使用尿素的样品在混合后不久就能承受很重的重量,对其形状几乎没有影响。这是关键,因为3D打印将有效地从下往上分层结构。

不过在实现之前研究人员还需要做很多的工作,像对更极端条件的进一步测试,这项工作ESA目前正在进行中。另外他们还要研究月球上发现的玄武岩纤维是否可以用来加固月球混凝土使其更加坚固并增加其形状和结构的灵活性。

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