月球基地关键性建筑材料找到了,那就是宇航员的尿

2020-04-13 10:30:17

NASA和欧洲航天局ESA都希望重返月球,而且这次是想永久返回,除了月球轨道站外,他们还计划在月球表面建立基地。 但是,这需要合适的建筑材料来保护宇航员免受辐射和真空的侵害,同时材料还要足够稳定以能承受强烈的温度波动、微陨石和辐射。在科学家们寻找这种材料时,他们诞生了一个奇怪的想法:宇航员的尿液可以帮助在月球上建造建筑物,结果,实验证明该想法真的非常靠谱。

一项最新的实验发现,尿中所含的尿素是很好的粘合剂,可以用来粘合月球表面的表岩屑,让其的可延展性和持久耐用性大幅度增加。 而使用宇航员尿的最大优势在于,如果使用现场产生的尿液,则不必从地球上运输尿素去月球,能节约很多成本。这样一来,用于建造月球基地的主要原材料就都可以在月球就地获得,月球表面的表岩屑加宇航员尿中的尿素就能3D打印出表岩屑砖,这种砖显然就是成本最低、获取时间最短的月球基地建材。

该妙用由挪威stfold大学的Shima Pilehvar和他的同事们发现(论文截图如上图),正是他们建议使用月球宇航员的尿液作为粘合剂:“这种体液的两个主要成分是水和尿素, 人尿每升含有约9至23克尿素。尿素会破坏氢键,从而降低水基混合物的粘度,使建筑材料浆糊更光滑、更具延展性。因此,尿素同时起到了粘合剂和增塑剂的作用,还同时降低了月球表面的表岩屑做砖的需水量。”

Pipehvar和他的团队已经在地球上测试了尿素与类月球表岩屑的结合性,他们将这种类表岩屑与水、尿素、萘、聚羧酸盐混合。然后,他们测试了这种混合材料的成型质量、固化时间以及在温度剧烈变化下的承受能力。下图就是他们使用这种混合物通过3D打印而来的表岩屑砖。

结果一如预期,加了尿素的混合物足够柔软成型性好、也足够稳定可以保持形状,这证明尿素与常规粘合剂一样好用。而没有添加尿素作为粘合剂的那组实验品则太硬、太脆,甚至在潮湿时也会破裂。尿素在其他方面也被证明是合适的添加剂:“尿素混合物显示出较高的初始压缩稳定性,这使得这种材料特别适合3D打印,将其加热至80度并经过数次冷冻和解冻循环后,添加了尿素的混合物保持了与使用普通粘合剂材料一样的稳定性。“

研究人员指出:“尿素的特性使其成为月球表岩屑的绝佳添加剂。”鉴于月球上缺水,不从宇航员的尿液中提取尿素然后再添加水,而是直接使用尿液来混合建筑材料更有意义,那样的话,制造这种砖的时候需要的水就更少,也就无需从月球极地陨石坑中的冰沉积物或重熔岩中提取大量水。