Это интересная идея, которая, вероятно, не будет реализована на практике (хотя и не является невозможной), но поднимает некоторые важные вопросы. В статье рассматривается целесообразность использования мочевины из человеческой мочи в качестве добавки к лунному бетону. Почему вообще рассматривается что-то подобное?
Подавляющим фактором, влияющим на строительство чего-либо на Луне, является то, что доставка одного фунта чего-либо на околоземную орбиту обходится примерно в 10 000 долларов, а доставка на Луну – еще дороже (хотя большая часть энергии будет потрачена только при выходе на орбиту). Вот почему снижение затрат на доставку материалов в космос является первоочередной задачей НАСА. Илон Маск также сделал это приоритетом, и SpaceX в основном ориентирована на достижение этой цели. Даже если они достигнут своей цели – снизить стоимость в 10 раз, примерно до 1000 долларов за фунт, это все равно будет иметь значение, когда вы пытаетесь построить базу на Луне целиком. Одно из решений – использовать как можно больше местных материалов.
Давайте немного поговорим о лунном реголите. Термин “реголит” относится к любому рыхлому материалу, находящемуся поверх камней на поверхности планеты. На Земле есть реголит, мы называем его грязью, песком или почвой. Лунный реголит образовался в результате воздействия микрометеоров, которые в течение миллиардов лет разрушали поверхность Луны. В большинстве мест залегание реголита составляет 4-5 метров, но в некоторых местах глубина залегания может достигать 15 метров. Из-за отсутствия естественной эрозии, вызванной ветром, водой или биологической активностью, лунный реголит остается острым. Таким образом, Луна в основном покрыта толстым слоем мелкой, но неровной пыли.
Лунных колонистов реголит будет раздражать больше, чем Энакина Скайуокера песок – он проникает повсюду, разрушает оборудование, электронику и скафандры, раздражает глаза, легкие и все, что находится на открытом воздухе. Сохранение жилых помещений, относительно свободных от реголита, станет серьезной инженерной проблемой для лунной колонии. Одно из предлагаемых решений – использовать какой-либо процесс для затвердевания поверхности в районе колонии, чтобы превратить реголит в нечто вроде бетона, чтобы не было пыли. Вы также можете построить свою колонию под землей, вдали от любого реголита.
Вот из чего состоит лунный реголит:
Основные элементы – В лунных породах и почвах 99% массы составляют следующие 7 химических элементов.
Кислород (41-45%) | кремний (Si) | Алюминий (Al) | Кальций (Ca) | Железо (Fe) | Магний (Mg) | Титан (Ti)
Второстепенные элементы – Почти весь оставшийся 1% приходится на эти 4 химических элемента.
Марганец (Mn) | натрий (Na) | Калий (K) | фосфор (P)
Многое из того, что нам может понадобиться, находится прямо здесь. (Главное, чего нет в реголите, – это воды, но на самом деле ее больше, чем мы думали вначале, особенно на полюсах.) Алюминий, железо и титан могут быть переработаны в прочные строительные материалы. Кислород, очевидно, необходим для поддержания жизни, а также в качестве топлива и пропеллента. Весь реголит можно спечь (частично расплавить, чтобы он слипся) в твердые блоки, которые затем можно использовать в качестве строительных блоков. Кремний можно использовать для изготовления стекла. Но также реголит может быть использован в качестве цемента при изготовлении бетона. В этом направлении проводится множество исследований, которые несколько ограничены тем фактом, что у нас нет тонн лунного реголита, доступных для изучения. Некоторые ученые используют вулканический пепел в качестве приблизительного примера.
Единственное, что необходимо добавить в цемент, – это какой-нибудь вяжущий агент или пластификатор. Вот тут–то и начинается новое исследование – они изучали возможность использования мочевины из мочи в качестве пластификатора для лунного бетона.
Команда взяла имитатор реголита, разработанный ESA, и смешала его с мочевиной, а затем напечатала на 3D-принтере материал, похожий на грязь, в цилиндрах. Серия экспериментов, проведенных в университетском колледже Эстфолда в Норвегии, показала, что образцы, содержащие мочевину, выдерживают большой вес и остаются в значительной степени стабильными. Прочность конструкций также была проверена при температуре 80°C, и было обнаружено, что она увеличилась после восьми циклов замораживания-оттаивания, подобных тем, которые наблюдались на поверхности Луны.
Они также исследовали способы отделения мочевины от мочи. Однако вам не обязательно это делать. Вы можете просто использовать сырую мочу, в которую затем добавляется вода, необходимая для приготовления бетона. Я не уверен, что на практике означает “в значительной степени стабильный”. Это, похоже, одна из тех деталей, с которыми нужно разобраться. Я также не видел никаких обсуждений о том, сколько мочевины потребуется для строительства и сколько дней потребуется мочи для колонизации. Весы могут просто не работать.
Статья была в основном доказательством концепции, показывающей, что мочевина из мочи, вероятно, может быть использована в качестве пластификатора при изготовлении “лунного бетона”. Окажется ли это практической идеей или нет, еще предстоит выяснить, и, конечно, большинство таких идей оказываются непрактичными, потому что есть так много вещей, которые могут пойти не так.
Но общая картина здесь такова, что нам придется проявить творческий подход, если мы собираемся построить и поддерживать успешную лунную колонию. На Луне будет ценна каждая унция материала, и нам придется очень творчески подходить к тому, как использовать подручные материалы, перепрофилировать их и перерабатывать как можно больше. Интересно, какая культура возникнет в такой реальности? Это напоминает мне о фрименах на Дюне, где вода была самым ценным веществом, и уважение к воде в конечном счете доминировало в их культуре.
Но на данный момент строительство лунной колонии – это проблема, которую необходимо решить, а культура НАСА оптимизирована для решения проблем.
