خانه / تکنولوژی های فضایی / فضانوردان سیمان را با ISS مخلوط می کنند و راهی برای مستعمرات فضایی آینده است

فضانوردان سیمان را با ISS مخلوط می کنند و راهی برای مستعمرات فضایی آینده است

هرچه سیمان از طریق فرآیندی به نام هیدراتاسیون سخت می شود ، مولکول های موجود در مخلوط میلیون ها کریستال میکروسکوپی مانند آنچه در این تصویر از فیلم ناسا در زیر مشاهده می شود ، ایجاد می کنند.این بلورهای به هم پیوسته به مولکول های سیمان کمک می کنند تا به یکدیگر متصل شوند ، همچنین سایر مواد بتنی مانند شن ، ماسه و سنگهای کوچک.

ScienceCasts ناسا

بتن ، به یک شکل یا شکل دیگر ، حدود 5000 سال است کهاصلی ترین ساخت و ساز بشر بوده است . اکنون ، محققان سرانجام فناوری باستانی را به فضای بیرونی رسانده اند.دانشمندان برای اولین بار سیمان را با موفقیت مخلوط کرده اند – ماده اولیه اصلی بتن – در محیط ریزگردها در ایستگاه فضایی بین المللی ( ISS ).

محققان به عنوان بخشی از آزمایش با نام Microgravity Investment of Solidification سیمان ، ساختمانهای اساسی سیمان – تری کلسیم سیلیکات ، آهک هیدراته و آب مقطر را به ISS ارسال کردند. سپس این مواد در کیسه ها مخلوط شده و به مدت 42 روز از طریق فرآیند بنام هیدراتاسیون سخت می شوند .

نتایج نشان می دهد که سیمان مخلوط شده در ریزگردها می توانند واقعاً مانند آنچه در زمین است ، جامد شوند. اما برخلاف سیمان ساخته شده از زمین ، سیمان فضا ویژگی های میکروسکوپی بی نظیری دارد.از آنجا که تحقیقات جدید اولین کسی است که سیمان مخلوط شده در فضا را با یک گروه کنترل مخلوط شده بر روی زمین مقایسه می کند ، باعث می شود راه های بهتری برای تولید ماده در محیط های مختلف گرانشی باز شود. و اگر انسانها در سالهای بعد یک دهکده ماه یا مستعمره مریخ بسازند ، به احتمال زیاد ما نیاز به تسلط سیمان بر جهان های دیگر داریم. 

تفاوت در سیمان فضا چیست؟

جالب است که محققان دریافتند عدم وجود جاذبه شدید ایستگاه فضایی ، سیمان فضا را با چگالی شگفت آور یکنواخت تشکیل می دهد. در همین حال ، دوباره روی زمین ، سیمان مخلوط شده در آزمایش کنترل ، به دلیل رسوب ناشی از گرانش ، ساختار لایه ای تری ایجاد کرد. الکساندرا رادلینسا ، نویسنده مطالعه ، مهندس دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا ، می گوید که چگالی یکنواخت تر سیمان فضا باید در واقع آن را قوی تر کند.

اما همه چیزهای دیگر در مورد سیمان فضا مساوی نیست.

محققان تفاوت عمده میکروسکوپی دیگری را یادآور شدند: سیمان فضایی تعداد زیادی جیب هوا بزرگ ایجاد می کند ، و آن را متخلخل تر از همتای مخلوط زمین می کند. براساس این مقاله تحقیقاتی ، که در اوایل سال جاری در Frontiers in Material منتشر شده است ، حباب های هوا مانند سطح زمین سیمان تازه مخلوط شده مانند سطح زمین بالا نمی روند . رادلینسکا در بیانیه مطبوعاتی ناسا می گوید: “افزایش تخلخل تأثیر مستقیمی بر استحکام ماده دارد ، اما ما هنوز باید قدرت ماده تشکیل دهنده فضا را اندازه بگیریم.”

https://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=2&hl=fa&nv=1&prev=search&rurl=translate.google.com&sl=en&sp=nmt4&u=http://www.astronomy.com/sitefiles/resources/image.aspx%3Fitem%3D%7BF11215ED-B2D8-43AF-963E-06724836DBE4%7D&xid=17259,1500004,15700019,15700122,15700124,15700149,15700168,15700186,15700191,15700201&usg=ALkJrhj9q8q71euDUCR9NlEVP2n_MRS86A

مقایسه بین سیمان مجاز به سخت شدن به مدت 56 روز در وزن معمولی روی زمین (سمت چپ) و ریزگرد در ISS (سمت راست). ویژگی های بزرگ مانند پوسته که در نمونه ریزگرد مشاهده می شود حباب های هوایی به دام افتاده هستند که منجر به افزایش تخلخل می شوند.
J. Neves و همکاران. (doi: 10.3389 / fmats.2019.00083)

بنابراین ، در مقایسه با سیمان مخلوط در زیر زمین ، سیمان مخلوط فضا از نظر چگالی یکنواخت تر است (این باعث می شود آن را قوی تر کند) ، اما همچنین متخلخل تر است (که باعث ضعیف تر شدن آن می شود). یا همانطور که رادلینسکا توضیح داد ، “ما اثرات متضادی داریم که همزمان اتفاق می افتد!”

رادلینسکا برای تعیین اینکه آیا سیمان فضای یکنواخت و یکنواخت اما بیشتر شفاف تر از خواهر و برادرهای مخلوط آن قوی تر است ، می گوید که آنها باید بعد از نتیجه گیری از تجزیه و تحلیل ریزساختاری خود ، نمونه ها را بعداً در سال 2019 نابود کنند. این به آنها اجازه می دهد تا تعیین کنند که آیا یکنواختی یا تخلخل نقش بیشتری در استحکام کلی سیمان دارد.

ساخت سیمان در جهان های دیگر

مزیت بارز یادگیری تفاوت سیمان های ساخته شده از زمین و فضا این است که می تواند به محققان کمک کند تا دقیقاً تأثیر گرانش بر روند تولید سیمان را شناسایی و بررسی کنند. اگرچه این مسئله در طول پنج هزاره گذشته با توجه به پیشرفت های چشمگیر که در طی 50 سال گذشته در فضاپیمای بشر دیده ایم ، جای نگرانی نبود ، می خواهیم قبل از شروع استفاده از سیمان در جهان های دیگر این موارد را بدانیم.

رادلینسكا می گوید: “در مأموریت های ماه و مریخ ، انسان و تجهیزات باید از دما و تابش شدید محافظت شوند و تنها راه برای انجام این كار ، ایجاد زیرساخت ها در این محیط های فرازمینی است.” “یک ایده ساختن یک ماده بتونی مانند در فضا است. بتن بسیار محکم است و محافظت بهتری نسبت به بسیاری از مواد دارد.”

بتن ، به معنای اساسی ، صرفاً سنگدانه هایی مانند ماسه ، ماسه سنگ ، سنگ ها – یا ترکیبی از هر سه – با سیمان است. از مزایای استفاده از بتن این است که ارزان قیمت است ، رو به جلو ساخته شده است ، و می تواند تقریباً در هر شکل یا ساختاری متناسب با نیازهای خاص شکل گیرد.

رادلینسا می گوید: “بتن عایق عالی و سپر تابشی است ، از این رو از آن برای ذخیره زباله های هسته ای استفاده می شود.” “پناهگاه های آینده در [مریخ و ماه] به پوشش ضخیم احتیاج دارند ، اما یک باند مانند مانند می تواند حتی در شرایط شدید فرازمینی بطور مؤثر استفاده شود.”

و به عنوان یک مزیت اضافی ، شن و سنگهای بکار رفته در ساخت بتن لزوماً نیازی به زمین نیستند. از آنجا که این سیمان است که در واقع این سنگدانه ها را به هم متصل می کند ، ما باید بتوانیم با استفاده از سنگدانه هایی که به آسانی در جهان های دیگر ، مانند سنگ قاری قمری – که به عنوان گرد و غبار ماه نیز شناخته می شود ، شکل بتن ایجاد کنیم.

از آنجا که رگولیتس از دانه های گرد و غبار بسیار مشهور و گرد و غبار ساخته شده است ، Radlinska می گوید که به طور بالقوه می تواند به کاهش تخلخل و افزایش مقاومت بتن حاصل از آن کمک کند. به همین دلیل است که آنها قبلاً کارهای مقدماتی را انجام داده اند که تمرکز آن بر روی قدمت قمری است. او می گوید که آنها در حال حاضر آن اثر را برای انتشار ارسال می کنند.

بنابراین ، با آمیختن سیمان در فضا برای اولین بار ، محققان نه تنها نشان داده اند که می توانند این کار را انجام دهند ، بلکه راه های آینده تحقیقاتی را نیز تنظیم کرده اند که به ما کمک می کند سیمان فضایی را به خوبی تنظیم کنیم تا نیازهای فرازمینی خاص ما را برطرف کند.

رادینكسا می گوید: “ما فرضیه را تأیید كردیم كه این كار می تواند انجام شود.” “اکنون ما می توانیم مراحل بعدی را برای یافتن اتصال دهنده هایی که مخصوص فضای و برای متغیرهای گرانش متغیر است ، از صفر [گرانش] تا مریخ [جاذبه] و در بین آنها برداریم.”

گرچه محققان درمورد اینکه چه اتصال دهنده های خاص ممکن است برای سیمان فضا بهترین کار را داشته باشند ، محکم مانده اند ، رادلینسکا می گوید ، “ما چندین ایده و فرضیه کار داریم که” بهترین “مواد بعدی چیست. ما نمی توانیم اینها را فاش کنیم

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *