Hvis vi kommer til at kolonisere Mars, vi har brug for bygninger til at leve og arbejde i. Så forskerne har lavet billig, stærk konkret ud af “Mars” jord.
Der er en voksende interesse i det mål at sende mennesker til Mars. Forskellige rum agenturer er begyndt at studere de mange problemer, en sådan mission ville til stede, ikke mindst som er at beskytte mennesker under rejsen.
Men når mennesker ankommer på den røde planet, vil de kræver høj kvalitet bygninger i at leve og arbejde i. De kan tage visse strukturer med dem, men dette kan kun være en midlertidig løsning. De første kolonister vil hurtigt nødt til at finde en måde for at opbygge strukturer med jordens egne ressourcer. Men hvordan?
I dag får vi et svar med tak til arbejde af Lin Wan og pals på Northwestern University. Disse fyre har arbejdet ud, hvordan at gøre Mars konkrete hjælp af materialer, der er bredt tilgængelige på Mars. Og først og fremmest til det konkrete kan være dannet uden brug af vand, hvilket vil være en værdifuld ressource på den røde planet.
Det vigtigste materiale i en Mars-konstruktion boom vil blive svovl, siger den Nordvestlige team. Den grundlæggende idé er at varme svovl til 240 °C, så det bliver flydende, blandes den med Mars-jord, der fungerer som en samlet, og derefter lade det køle af. Svovl størkner, som er bindende for den samlede og skabe konkrete. Voila—Mars beton.
Selvfølgelig, tanken om at bruge svovl til at binde aggregater er langt fra ny. Ingeniører har eksperimenteret med denne form for materiale i mindst et århundrede og i første omgang fandt, at svovl-baseret konkrete havde sin rimelige andel af problemer.
Til en start, som svovl køler, det størkner til at danne monoklint svovl, og derefter omdannes til orthorhombic svovl, stabil allotrope ved lavere temperaturer. Men det er også krymper i løbet af denne proces, og denne faldende skaber huller, og sæt op understreger, at alvorligt svække materialet.
Hvad mere er, i 1970’erne, materialer forskere undersøgt muligheden for at bruge svovl beton til at bygge lunar baser på månen. De opdagede hurtigt, at i et vakuum, svovl sublimerer—det vender sig fra en fast direkte i en gas. Så enhver svovl beton på månen ville hurtigt forsvinde ud i den blå luft.
Så et vigtigt spørgsmål er, om svovl beton, kan blive gjort stærke nok og god nok til at være et nyttigt på Mars.
For at finde ud af, Wan og co lavet nogle. De brugte simulerede Mars-jord, som hovedsageligt består af siliciumdioxid og aluminiumoxid med andre komponenter, såsom jernoxid, titandioxid, og så videre. De har også testet forskellige størrelser af partikler i dette aggregat.
Testene blev ligetil. Efter at have blandet den samlede med forskellige procentdele af smeltet svovl og tilladt, at de prøver at køle i blokke, de målte de fysiske egenskaber af det fremkomne materiale, såsom deres trykstyrke og manglende mekanismer. De har også kemisk analyseret mix og simulerede sin adfærd.
Resultaterne gør det til interessant læsning. Det viser sig, at bruge et aggregat af mindre partikler, der reducerer dannelse af hulrum, som i væsentlig grad øger styrken af materialet. “Den bedste blanding til fremstilling af Mars beton er 50 procent svovl og 50 procent Mars jord med maksimale samlede størrelse på 1 mm”, siger de.
Og det er stærke sager, når en trykstyrke på over 50 MPa, især hvis det er komprimeret under hærdning til at reducere dannelse af hulrum. Denne styrke er også til dels et resultat af kemiske bindinger, at svovl gør med Mars jord. Ved sammenligning, beboelsesejendom standarder på Jorden kræver en beton med en trykstyrke på omkring 20 MPa.
Wan og co også sige, at de atmosfæriske forhold på Mars er egnet til dette ting. “Både det atmosfæriske tryk og temperatur område på Mars er passende for hosting svovl konkrete strukturer,” siger de.
Og der er andre fordele. Mars beton kan genanvendes ved at opvarme den, så svovl smelter. Så det kan genbruges flere gange. Det er også hurtig-indstilling, relativt let at håndtere og meget billige i forhold til materialer, der er bragt fra Jorden.
Det er interessant arbejde. Det betyder, at den første permanente strukturer på Mars burde være ligetil at lave. Alle vi har brug for nu, er en ny generation af Mars arkitekter til at designe bygninger lavet af Mars beton, der vil være passende strukturer for mennesker at bo og arbejde i.
Tiden vil være på deres side. Det første menneske, missioner til Mars er et godt par år væk endnu. Men det er bare muligt, at de første mennesker til at leve i disse strukturer, der allerede er blevet født, og er i øjeblikket vokser op i ret forskellige bygninger på Jorden.
Ref: arxiv.org/abs/1512.05461 : En Roman Materiale til In Situ-Byggeri på Mars: Eksperimenter og Numeriske Simuleringer