Hvis vi kommer til å kolonisere Mars, vi trenger bygninger å leve og arbeide i. Så forskere har laget billig, sterk konkret ut av “Marsboer” jord.
Det er en økende interesse i målet om å sende mennesker til Mars. Ulike plass etater har begynt å studere de mange problemer med en slik oppgave ville presentere, ikke minst som beskytter mennesker under reisen.
Men når mennesker kommer på den røde planeten, de vil kreve høy kvalitet bygninger i som å leve og arbeide. De kan ta visse strukturer med dem, men dette kan bare være en midlertidig løsning. De første kolonistene vil raskt må finne en måte å bygge strukturer ved hjelp av planetens egne ressurser. Men hvordan?
I dag skal vi få et svar, takk til arbeidet med Lin Wan og pals ved Northwestern University. Disse gutta har jobbet ut hvordan å gjøre Martian betong ved hjelp av materialer som er allment tilgjengelig på Mars. Og, det som er avgjørende denne betong kan være dannet uten bruk av vann, noe som vil være en verdifull ressurs på den røde planeten.
Nøkkelen materiale i en Mars-konstruksjon boom vil være svovel, sier den Somaliske gruppen. Den grunnleggende ideen er å varme svovel til ca 240 °C, slik at den blir flytende, bland det med en Marsboer jord, som fungerer som et samlet, og deretter la den avkjøles. Den svovel stivner, bindende samlet og skape betong. Voila—Martian betong.
Selvfølgelig, ideen om å bruke svovel til å binde gruppene er langt fra ny. Ingeniører har eksperimentert med denne type materiale for minst et århundre, og opprinnelig funnet at svovel-basert betong hadde sin rettferdige andel av problemer.
For en start, som svovel kjøler, det stivner å danne monoclinic svovel og deretter forvandles til orthorhombic svovel, stabil allotrope ved lavere temperaturer. Men det er også krymper i løpet av denne prosessen, og at denne reduksjonen skaper hulrom og setter opp understreker at alvorlig svekke materialet.
Hva er mer, på 1970-tallet, materialer forskere studert muligheten for å bruke svovel betong for å bygge lunar baser på månen. De fant fort ut at i et vakuum, svovel opphøyet—det svinger fra en solid direkte inn i en gass. Så noen svovel betong på månen ville raskt forsvinne inn i evigheten.
Så et viktig spørsmål er om svovel betong kan være laget er sterkt nok og solid nok til å være et nyttig på Mars.
For å finne ut, Wan og co gjorde noe. De brukte simulert Mars-jordsmonnet består hovedsakelig av silisium dioksid og aluminium oksid med andre komponenter slik som jernoksid, titandioksid, og så videre. De har også testet ulike størrelser av partikler i denne gruppen.
Testene var grei. Etter å ha blandet sammen med forskjellige prosenter av smeltet svovel og lot de prøver å kjøle i blokker, er de målte de fysiske egenskapene til det resulterende materialer, slik som deres trykkfasthet og feilmekanismer. De har også kjemisk analysert mix og simulert sin oppførsel.
Resultatene gir interessant lesing. Det viser seg at det å bruke en samling av mindre partikler reduserer dannelse av hulrom, som i betydelig grad øker styrken i materialet. “Den beste blandingen for å produsere Martian betong er 50 prosent svovel og 50 prosent Martian jord med maksimal samlet størrelse på 1 mm,” sier de.
Og det er sterke ting, og når en trykkfasthet i overkant av 50 MPa, spesielt hvis den er komprimert under herding for å redusere dannelse av hulrom. Denne styrken er også delvis et resultat av den kjemiske forbindelser som svovel gjør med Martian jord. Ved sammenligningen, bolighus standarder på Jorden krever betong med en trykkfasthet på ca 20 MPa.
Wan og co også si at de atmosfæriske forholdene på Mars er egnet for denne ting. “Både det atmosfæriske trykket og temperaturen på Mars er tilstrekkelig for hosting svovel betongkonstruksjoner,” sier de.
Og det er andre fordeler. Martian betong kan gjenvinnes ved å varme det opp, slik at svovel smelter. Så det kan brukes om igjen flere ganger. Det er også en fast-setting, relativt lett å håndtere og svært billig i forhold til materiale som er hentet fra Jorden.
Det er interessant arbeid. Det betyr at den første permanente strukturer på Mars bør være grei å lage. Alt vi trenger nå er en ny generasjon av Marsboer arkitekter til å utforme bygninger laget av Marsboer betong som vil være egnet strukturer for mennesker å bo og arbeide i.
Tiden vil være på deres side. De første menneskelige oppdrag til Mars er en god par år unna ennå. Men det er bare mulig at de første menneskene til å leve i disse strukturene har allerede blitt født og er i dag vokser opp i ulike bygninger på Jorden.
Ref: arxiv.org/abs/1512.05461 : En Roman Materiale for In Situ Bygging på Mars: Eksperimenter og Numeriske Simuleringer