Gør marsjord til byggeklodser for kolonister

For virkelig at blive en multiplanetær art, menneskeheden bliver nødt til at lære at bruge de lokale ressourcer på den fremmede verden, vi vælger at bebo. I tilfælde af Mars, det betyder at bygge bygninger af mursten fremstillet med marsmateriale.

Den første menneskelige mission til den røde planet-sandsynligvis NASAs tur planlagt til engang i 2030'erne-vil sandsynligvis være en kortsigtet mission med de fleste komponenter til et midlertidigt habitat bygget på Jorden og sendt til Mars, før astronauter endda lander. Ligesom Mark Watneys skæbnesvangre Mars-forpost i "The Martian, "cylinderlignende jordfremstillede levesteder vil sandsynligvis være første valg.

Men hvis vi skal bo permanent på Mars, vi bliver nødt til at lære at "leve af jorden" og finde materialer på stedet, der kan bruges til at bygge en voksende koloni.

"Til sidst, når mennesker befolker Mars, vi bliver nødt til at finde lokale byggematerialer ... du kan ikke sende alt fra jorden, "siger professor Yu Qiao, en materialeforsker, der arbejder ved University of California, San Diego (UCSD) og en del af teamet, der netop har offentliggjort emnet i tidsskriftet open access Scientific Reports.

Qiao arbejder på at udvikle en vigtig komponent i civilisationen, som vi tager for givet hernede på vores planet. Han forsøger at finde måder til let at fremstille mursten, der ville blive brugt som grundlag for konstruktion på Mars, og han har opdaget en unik metode, der kan udføre denne opgave overraskende let med kun en ingrediens.

"Hvis du ser på Jorden og hvordan civilisationen begyndte, Vi begyndte med at bygge mudderhuse ... så jeg tror det er ret logisk, i hvert fald i de tidlige stadier af koloniseringen af ​​Mars, hvis vi kan gøre marsjorden til byggesten, "Qiao fortæller HowStuffWorks.

Mars 'jord er kendt som regolith - en meget fin, rustfarvet materiale, der dækker hele planeten. Dannet efter æoner af meteoritpåvirkninger, disse små korn skaber Mars 'berømte klitmarker og blæses højt i atmosfæren, undertiden skaber globale støvstorme.

Selvom regolit tidligere har været øjne som potentielt murstensbygningsmateriale, antagelsen har været, at det skulle blandes med et polymerbaseret kemikalie for at binde det løse materiale til en fast blok. Derefter, en gang blandet - som vand og jord, der skaber muddersten - kunne disse Mars -mursten derefter bages i en ovn for at gøre dem faste.

Forskere troede oprindeligt, at konstruktion af disse mursten ville være energikrævende-sandsynligvis kræver en atomdrevet ovn, et tungt stykke kit, der skulle udvikles på Jorden og sendes til Mars. Qiao, imidlertid, har fundet ud af, at han kun behøver at lægge pres for at skabe mursten, nogenlunde hvad der svarer til, at en 10-pund (4,5-kilogram) hammer falder omkring 1 fod. Ingen opvarmning og ingen ovn nødvendig.

Da vi i øjeblikket ikke har nogen reel Mars -regolith at eksperimentere med, Qiao og hans team brugte en Mars -simulator - et materiale udviklet af NASA, der nærmer sig den kendte kemiske sammensætning og kornstørrelse af den ægte vare. At lære af sine erfaringer med eksperimenter udført på månens regolith i tidligere arbejde med NASA, Qiao indså, at ikke så meget af polymerbindingsmidlet ville være nødvendigt for at skabe Mars -murstenene. Men gennem sine undersøgelser, han opdagede noget underligt.

"Så, vi startede med 6 procent bindemiddel til Mars jordsimulator - det fungerede fantastisk, "siger Qiao." Så reducerede vi det til 4 procent, arbejdede stadig, reducerede det derefter til 2 procent ... og derefter 1 procent, og det fungerede stadig! Så sagde vi:'Vent et øjeblik. Hvad sker der her?'"

Qiao havde opdaget noget underligt ved selve regolith -simulanten - ved kun at lægge pres på en prøve, materialet smelter sammen af ​​sig selv uden tilsat polymerbindemiddel!

"Det var da vi indså, at der er noget fundamentalt interessant ved selve simuleringsmaterialet, "Qiao sagde med en vis begejstring." Vi tror [den bindende virkning] er forårsaget af jernoxidet - grunden til at Mars ser rødlig ud - og det ser ud til at det er bindemidlet her. "

Selvfølgelig, Qiao advarer, dette er en simulant, han arbejder på. Vi ved ikke, om den rigtige Mars -regolith reagerer på samme måde, før vi fysisk går til Mars eller returnerer en prøve til Jorden.

I øjeblikket, Qiaos team har kun produceret små møntstørrelsesprøver af materiale, men disse test har vist, at materialet er meget stærkt-stærkere end stålarmeret beton. Den næste test ville være at skalere eksperimentet til at producere større prøver. Og hvis større klodser kan fremstilles ved hjælp af denne metode, og hvis den virkelige Mars -regolith binder sig på samme måde som hvordan disse eksperimenter forudsiger, vores fremtidige Mars -koloni har nogle ret interessante konstruktionsmuligheder.

Han forestiller sig, at fremtidige Mars -kolonier kan have et automatiseret regolith -opsamlingskøretøj, der samler det løse materiale op og komprimerer det til individuelle mursten, mens det kører - som en mejetærsker, der skaber høballer fra en mark.

"Den anden retning er, at du lægger jordbunden i strukturen lag for lag og komprimerer den lag for lag, "siger Qiao." Så, på denne måde kan du opbygge store strukturer uden at producere mursten-ligesom additiv fremstilling. "Dette ville være lidt som 3D-print, men uden printer - bare en komprimator.

Hvad angår tilslutning til de første Mars-kolonister til at føre tilsyn med de første Mars-murstensbyggede strukturer, Qiao er ikke så sikker.

"Jeg er ikke sikker på, at jeg ville overleve den rejse! Men jeg ville være meget glad for at være muremager for de tapre mennesker, " han siger.