Księżycowe budownictwo okiem ESA. Użyteczne produkty ludzkiej przemiany materii

11 maja 2020, 13:40
Lunar_base_made_with_3D_printing_pillars
Ilustracja: ESA/Foster & Partners [esa.int]

Planowane wyprawy i budowa pierwszych baz na Księżycu to wciąż nie lada wyzwanie pod względem możliwości zebrania wszystkich niezbędnych materiałów i półproduktów budowlanych. Kluczowym założeniem planowanej kolonizacji jest zatem odzyskiwanie do przetworzenia jak największej skali dostępnych środków - zwłaszcza tych obecnych na miejscu, a nawet... organicznych produktów przemiany materii, którą dostarczą sami członkowie przyszłych załóg. W tym przedmiocie Europejska Agencja Kosmiczna doszła ostatnio do ciekawych wniosków.

Najnowsze badania pod kierownictwem Europejskiej Agencji Kosmicznej wskazują, że zawarty w ludzkich produktach przemiany materii mocznik będzie bardzo użyteczny przy wznoszeniu konstrukcji baz na Księżycu. Według zaangażowanych naukowców, główny składnik moczu żywych organizmów ma duży potencjał zastosowania przy wytwarzaniu "księżycowego cementu". Jak wskazują, utworzona na jego bazie spoista mieszanina (z wykorzystaniem materiałów dostępnych na miejscu - zwłaszcza księżycowego regolitu) będzie bardziej plastyczna przed stwardnieniem.

Agencja podkreśla, że korzystanie z materiałów dostępnych na Księżycu przy ewentualnym wznoszeniu tam budowli lub innych konstrukcji zmniejszyłoby potrzebę transportu niezbędnych składników i prefabrykatów z Ziemi. Jak twierdzą, treść księżycowego gruntu, czyli pylisty regolit oferuje duży potencjał przystosowania do roli budulca - musi być jednak odpowiednio przetworzony. Najbardziej oczywistym głównym czynnikiem nadania spoistości jest w tym przypadku woda w stanie ciekłym.

Niemniej jednak ESA zwróciła uwagę w opublikowanym artykule, że mocznik może zmniejszać lepkość i obniżać próg temperatury wiązania półpłynnych mieszanin. To sprawia, że rozpatrywany produkt organicznej przemiany materii jest korzystnym czynnikiem ograniczającym ilość niezbędnej wody w całej recepturze, ułatwiającym przy tym użycie mikstury w warunkach panujących na Srebrnym Globie. Jego obecność w składzie "księżycowego cementu" korzystnie wpływa zatem na wiązanie sporządzonej zaprawy budowlanej (a tak naprawdę, "geopolimeru" na bazie regolitu).

Podczas testów pod kierunkiem ESA stwierdzono, że mocznik działa pod tym względem lepiej niż popularne plastyfikatory - takie jak naftalen lub polikarboksylan. Geopolimerową mieszankę z ich zastosowaniem użyto jako materiał eksploatacyjny drukarki 3D. Mikstura wzbogacona mocznikiem okazała się mocniejsza i bardziej plastyczna - świeżą próbkę można było łatwo uformować i zachowywała swój kształt nawet pod obciążeniem przekraczającym 10-krotność swojej własnej masy.

image
Fot. ESA–S. Pilehvar [esa.int]

 

Mocznik ma korzystne właściwości chemiczne pod kątem użycia w trudnym środowisku. Ułatwia zrywanie wiązań wodorowych, zmniejsza lepkość płynnych mieszanin. Sam ludzki mocz zawiera z kolei także minerały wapniowe, które pomagają w procesie wiązania tak rozumianej zaprawy murarskiej. "Dzięki przyszłym mieszkańcom Księżyca 1,5 litra odpadów płynnych, które człowiek wytwarza każdego dnia, może stać się obiecującym produktem ubocznym w eksploracji kosmosu" - napisano w oświadczeniu Agencji.

Mocznik jest tani i łatwo dostępny, a pomaga również w tworzeniu mocnego materiału budowlanego na bazę księżycową.

Marlies Arnhof, specjalistka ESA z zakresu architektury budownictwa w środowisku ekstremalnym, pomysłodawczyni eksperymentu (ESA Advanced Concepts Team)

Pod kierunkiem ESA wykonano tutaj kilka testów, które potwierdziły, że rodzaj użytej mieszanki z mocznikiem był w stanie przetrwać trudne warunki przestrzenne, takie jak próżnia i ekstremalne temperatury. Jak wskazano, te dwa czynniki mają największy wpływ na właściwości fizyczne i mechaniczne materiału konstrukcyjnego na powierzchni Księżyca. Wszystkie sporządzone próbki poddano cyklom odsysania powietrza, zamrażania i rozmrażania w celu symulacji gwałtownych zmian temperatury w ciągu księżycowych dni i nocy, które mogą wahać się od -171 ° C do 114 ° C. Próbki wytrzymywały temperatury w zakresie od 114 ° C do -80 ° C, co jest dobrym wskaźnikiem zachowania materiału w jeszcze niższych temperaturach.

Mocznik jest jednym z końcowych produktów organicznej przemiany białek i innych związków azotowych w ustroju zwierząt ureotelicznych (które w wyniku procesów metabolicznych wydalają większość zbędnego azotu w postaci mocznika). Jest wydalany z przede wszystkim w postaci moczu, a w niewielkich ilościach - także potu.

Może być otrzymywany również syntetycznie. Na Ziemi mocznik jest produkowany przemysłowo w celu zastosowania jako nawóz sztuczny oraz surowiec w produkcji innych materiałów chemicznych, w tym medycznych.

Space24
Space24
KomentarzeLiczba komentarzy: 2
Ai
środa, 13 maja 2020, 14:56

Ciekawy pomysł. Żeby członkowie załóg mogli oddawać dużo moczu należy z Ziemi często dostarczać duże ilości piwa.

ww
środa, 13 maja 2020, 12:56

Mocz ludzki zawiera mocznik, ale zawiera tez sole mineralne 1-2 %. to tak jakby ktoś posolił zaprawę co może mieć wpływ na mieszankę, tak że to wbrew pozorom nie jest takie proste. Dodanie do mieszanki tego składnika wymaga wcześniejszego przetworzenia i standaryzacji . Ciekawy temat.