Оно што звучи као шаљивџија у комедији је заправо чврста наука. Уз толико свемирске будућности човјечанства која укључује станишта, друге структуре и сталну присутност на Мјесецу и Марсу, мијешање бетона у свемиру је озбиљан посао. НАСА има програм проучавања назван МИЦС (Мицрогравита Инвестигатион оф Цемент Солидифицатион) који испитује како можемо да изградимо станишта или друге структуре у микрогравитацији.
Бетон је најкоришћенији материјал на Земљи, не рачунајући воду. Чешће се користи од дрвета. Такође је већ дуго ту.
Поред изолативног квалитета, бетон може да обезбеди и заштиту од зрачења, а његова конструкцијска чврстоћа пружа заштиту од удара метеорита. Иако то није једина опција за изградњу грађевина, вероватно ће имати улогу. Могло би да постане важан материјал јер се мора превозити само сам цемент, а не агрегат или вода.
Као део МИЦС-а и сродне студије под називом МВП Целл-05, НАСА и Пеннсилваниа Стате Университи удружили су се са астронаутима на ИСС-у како би помешали бетон. Конкретна својства на Земљи су добро разумљива, али микрогравитација представља још један низ околности. Резултати су објављени у Фронтиерс ин Материалс, под називом „Утицај микрогравитације на микроструктурни развој три калцијумовог силиката (Ц3С) Налепите. "
„Наши експерименти су фокусирани на цементну пасту која држи бетон.“
Александра Радлинска, главна истраживачица за МИЦС.
Сам бетон је мешавина агрегата, која се састоји од песка, шљунка и стена, која се држи заједно са цементом, а испоручује се у две врсте: Портланд цемент или геополимерни цемент. Комбинујте све са водом, у правим размерама, помешајте је и обликујте, а када је очврсне или очврсне, то је изузетно јака супстанца. Зато неке древне грађевине попут римских аквадуката, које су делимично направљене бетоном, још увек стоје.
Упркос томе колико је свеприсутна у нашем савременом свету, још увек много научника не зна како то функционише. Али они знају да како се стврдњава, ствара кристале који се међусобно испреплићу, као и песак и шљунак, дајући бетону своју снагу. Научници су желели да знају више о томе како се то дешава у микрогравитацији.
„Наши експерименти су фокусирани на цементну пасту која држи бетон заједно. Желимо знати шта расте унутар бетона на бази цемента када нема феномена изазваних гравитацијом, попут седиментације “, рекла је Александра Радлинска, главна истраживачица за МИЦС и МВП Целл-05.
Што се тиче микрогравитације, Радлинска је рекла: „То би могло променити расподелу кристалне микро структуре и, на крају, својства материјала.“
„Оно што нађемо може довести до побољшања бетона и у свемиру и на Земљи“, додала је Рудлинска. „Будући да се цемент користи широм света, чак и мало побољшање може имати огроман утицај.“
Омјер воде, агрегата и бетона потребних за производњу бетона са специфичним својствима добро се разумије овдје на Земљи. Али шта је са Месецом? Има само 1/6 Земљине гравитације. Или Марс који има нешто више од 1/3 Земљине гравитације. Експерименти су били осмишљени како би осветлили ово питање.
У експерименту МИЦС, астронаути су имали неколико пакета цемента у праху, у који су додали воду. Тада су у различита паковања додали алкохол да би зауставили хидратацију.
У другом експерименту, МВП Целл-05, астронаути су такође додали воду у пакете цемента, али су користили центрифугу на ИСС-у да симулирају различите гравитације, укључујући Марсовске и Лунарне гравитације. Узорци из оба експеримента враћени су на Земљу на анализу.
Главни истражитељ за МВП Целл-05 је Рицхард Гругел. Рекао је: "Већ видимо и документујемо неочекиване резултате."
Експериментирање је показало да је бетон помешан у микрогравитацији повећао микро порозност. У узорцима микро-гравитације било је мјехурића зрака који нису присутни у узорцима гравитације Земље. То је због пловности. На Земљи би се мехурићи ваздуха уздизали до врха, а у ствари се бетон понекад механички вибрира пре него што се очврсне само да би се избацили ваздушни мехурићи, који могу ослабити бетон.
И МИЦС и МВП Целл-05 узорци су показали већу кристализацију од млевених узорака. 20% већа микропорозност у узорцима микрогравитације омогућила је више простора за кристализацију и веће кристале, који би требали створити више снаге. Али већа микропорозност у узорцима микрогравитације такође ствара мање густи бетон, што може значити и слабији бетон. Величина микропора у узорцима микрогравитације такође је била за један ред већа од узорака земље.
Микрогравитацијски бетон имао је мање таложења, што значи да се мале честице агрегата нису слегле на дно током отврдњавања, већ се равномерније шире кроз бетон. То значи да је бетон једноличнији, што може утицати на чврстоћу.
Ово је почетна студија бетона у микрогравитацији. Нису рађени тестови чврстоће на врло малим узорцима, тако да су било какви закључци о чврстоћи преурањени. Али то указује на врло различита својства између бетона 1Г и бетона микрогравитације, што ћемо без сумње истражити у будућности.
"Повећана порозност има директан утицај на чврстоћу материјала, али тек треба да измеримо јачину материјала који је формиран у свемиру", рекла је Радлинска у интервјуу за десигнбоом.
Више:
- Студија: Утицај микрогравитације на микроструктурни развој три-калцијумовог силиката (Ц3С) Налепите
- НАСА Сциенцецаст: Цементирање нашег места у свемиру
- Студија: Производи хидратације Ц3А, Ц3С и Портланд цемент у присуству ЦаЦО3
- десигнбоом: НАСА астронаути истражују шта се догађа са бетоном када се меша у свемиру
- Портланд Цемент Ассоциатион: Цемент и бетон
- Национално свемирско друштво: бетон: потенцијални материјал за свемирску станицу
