Tim Univerziteta Delaver poslao je geopolimerne ploče na MISSE‑20 i zadržao ih 201 dan na ISS‑u. Uzorci bazirani na lunar‑ i marsovskom regolitu zadržali su visoku kompresivnu čvrstoću, pri čemu su LHS‑1 i BP‑1 pokazali statistički značajan porast u odnosu na zemaljske kontrole. Veći deo dobitka u čvrstoći pripisuje se pre‑flight bakeout tretmanu, a ne boravku u orbiti. Rezultati jačaju perspektivu korišćenja lokalnog regolita za gradnju na Mesecu, uz potrebu za dodatnim testiranjima u strožim uslovima.
Test Na ISS Pokazao: Mesečev Prah Može Postati Građevinski Materijal
Lunar regolith geopolymers survived six months outside the ISS, and some samples returned stronger than Earth-based controls. (CREDIT: AI-generated image / The Brighter Side of News)
Uzorci geopolimera sa University of Delaware proveli su 201 dan pričvršćeni na spoljašnjoj strani Međunarodne svemirske stanice (ISS) u okviru misije MISSE-20. Izloženi vakuumu, ultraljubičastom zračenju i dnevnim temperaturnim oscilacijama, neki uzorci vratili su se sa višom kompresivnom čvrstoćom nego kontrolne kopije čuvane na Zemlji.
Researchers in the Wagner lab previously mixed simulated lunar soils with a high-pH solution to create geopolymer bricks, then crushed the bricks to see how strong they were. The experiments aimed to advance ways for astronauts to create building materials in space. (CREDIT: University of Delaware)
Šta su testirali
Tim je poslao četiri formulacije: dve zasnovane na lunar‑simulantima (LHS‑1 i BP‑1), jednu na marsovskom simulantu (MGS‑1C) i jednu od metakaolina kao kontrolu visoke čistoće. Uzorci su tokom leta doživeli temperature od -11,75 °C do 35 °C i kumulativnu UV dozu od oko 15,0 kJ/cm².
Aluminosilicate powders used for geopolymer synthesis including (A) Lunar Highlands Simulant 1 (LHS-1), (B) Black Point 1 (BP-1), (C) Mars Global Hydrated Clay Simulant (MGS-1C), and (D) metakaolin. (CREDIT: Advances in Space Research)
Ključni rezultati
Regolitne formulacije (LHS‑1, BP‑1 i MGS‑1C) nisu pokazale očiglednu degradaciju nakon boravka u niskoj Zemljinoj orbiti i zadržale su visoku kompresivnu čvrstoću. LHS‑1 izloženi na ISS‑u imali su prosečno 60,3 MPa naspram 44,7 MPa kod zemaljskih kontrola — razlika koju autori navode kao statistički značajnu. BP‑1 je takođe pokazao značajan porast, dok je MGS‑1C imao trend poboljšanja bez statističke značajnosti.
Images of Earth Control geopolymer samples immediately before and after compression testing for representative samples of (A) LHS-1, (B) BP-1, (C) MGS-1C, and (D) metakaolin geopolymers. (CREDIT: Advances in Space Research)
Istraživači napominju da je glavni razlog povećanja čvrstoće pre‑flight bakeout — tretman povišenom temperaturom i niskim pritiskom pre lansiranja — koji dodatno pospešuje stvrdnjavanje materijala. Drugim rečima, dobitak u čvrstoći je verovatnije posledica dodatnog učvršćivanja, a ne samog boravka u orbiti.
Images of metakaolin geopolymer samples following (A) simulated bakeout testing at the University of Delaware and (B) pre-flight bakeout testing performed by Aegis Aerospace. Images from Egnaczyk and Wagner, J. Rheology. (CREDIT: Advances in Space Research)
Problemi i izuzeci
Metakaolin‑bazirani uzorci su pukli tokom bakeout tretmana: pojavile su se velike, uzorkom obuhvatajuće pukotine, a površine su se tamnile. Analize (XRD, gustina) nisu pokazale velike hemijske promene, pa autori navode moguće mehaničke uzroke — širenje vode u mikroporama ili termalne nesklade.
Measured compressive strength of geopolymer samples following varied environmental testing including (A) LHS-1, (B) BP-1, (C) MGS-1C, and (D) metakaolin geopolymer samples. (CREDIT: Advances in Space Research)
Implikacije za buduću gradnju na Mesecu
Rezultati podržavaju ideju da se geopolimeri pravljeni od lokalnog regolita mogu koristiti za izgradnju pista, skloništa i oklopa, uz značajnu prednost: voda korišćena u sintezi nije hemijski vezana i može se potencijalno povratiti, za razliku od portland‑cementa. Tim je takođe procenio masu materijala potrebnu za skaliranje: oko 60,7 kg sa Zemlje po m³ gotovog LHS‑1 geopolimera pri 75% volumena agregata (većina natrijum‑hidroksid i silika), dok bi regolit, agregat i voda bili lokalni resursi.
Naredni koraci
Potrebna su dalja ispitivanja u strožijim lunar‑sličnim uslovima: veće temperaturne razlike, dublje smrzavanje, mikrometeoritski udari i duža izlaganja. Takođe je neophodno razviti pouzdane postupke za stvrdnjavanje geopolimera u vakuumu i pri niskim temperaturama Meseca.
Zaključak: Nekoliko formulacija geopolimera zasnovanih na regolitu izdržalo je dugu izloženost spolja na ISS‑u, što jača argument za korišćenje lokalnog mesečevog materijala u budućoj svemirskoj gradnji.
Rad je objavljen u časopisu Advances in Space Research, a povezani rezultati u Acta Astronautica i Journal of Rheology.
Pomozite nam da budemo bolji.
