Investigadores de la Universidad de Delaware están explorando formas de utilizar materiales arcillosos de la capa superior del suelo de la Luna o Marte como base para cemento extraterrestre, que se utilizaría para edificios, viviendas o plataformas de aterrizaje de cohetes. .
“Si vamos a vivir y trabajar en otro planeta como Marte o la luna, necesitamos hacer cemento. Pero no podemos llevar bolsas de concreto con nosotros, necesitamos usar recursos locales”, dijo Norman Wagner, coautor del estudio que explora esta idea, en un medio de comunicación. declaración.
Según Wagner, tener éxito en la creación del cemento ET requerirá un aglutinante para unir los materiales de partida a través de la química. Un requisito para este material de construcción es que debe ser lo suficientemente duradero para las plataformas de lanzamiento verticales necesarias para proteger los cohetes artificiales de las rocas, el polvo y otros desechos que se arremolinan durante el despegue o el aterrizaje. La mayoría de los materiales de construcción convencionales, como el cemento común, no son adecuados para las condiciones de espacio.
Para superar estas limitaciones, los científicos de la UD decidieron convertir suelos lunares y marcianos simulados en cemento de geopolímero, que se considera un buen sustituto del cemento convencional. El equipo de investigación también creó un marco para comparar diferentes tipos de cemento de geopolímero y sus características.
En su artículo publicado en Advances in Space Research, los investigadores explican que los geopolímeros son polímeros inorgánicos formados a partir de minerales de aluminosilicato que se encuentran en arcillas comunes en todas partes desde Newark, arcilla blanca de Delaware. Creek, a África. Cuando se mezcla con un solvente que tiene un pH alto, como el silicato de sodio, la arcilla se puede disolver, liberando el aluminio y el silicio del interior para que reaccionen con otros materiales y formen nuevas estructuras, como el cemento. Los suelos de la Luna y Marte también contienen arcillas comunes.
Simulación de suelos lunares y marcianos
Estas similitudes hicieron que las coautoras Maria Katzarova y Jennifer Mills se preguntaran si era posible activar suelos lunares y marcianos simulados para convertirlos en materiales de construcción similares al hormigón utilizando la química de geopolímeros. Por lo tanto, prepararon sistemáticamente aglutinantes de geopolímeros a partir de una variedad de suelos simulados conocidos de la misma manera exacta y compararon el rendimiento de los materiales, algo que no se había hecho antes.
Los investigadores mezclaron varios suelos simulados con silicato de sodio, luego arrojaron la mezcla de geopolímeros en moldes similares a cubitos de hielo y esperaron a que ocurriera la reacción.
Después de siete días, midieron el tamaño y el peso de cada cubo, luego lo trituraron para comprender cómo se comporta el material bajo carga. Específicamente, querían saber si las ligeras diferencias en la química entre los suelos simulados afectaban la resistencia del material.
“Cuando despega un cohete, hay mucho peso empujando hacia abajo en la plataforma de aterrizaje y el concreto debe resistir, por lo que la resistencia a la compresión del material se convierte en una métrica importante”, dijo Wagner. “Al menos en la tierra, pudimos fabricar materiales en pequeños cubos que tenían la resistencia a la compresión necesaria para hacer el trabajo”.
Los investigadores calcularon cuánto material terrestre necesitarían llevar los astronautas para construir una plataforma de aterrizaje en la superficie de la luna o Marte. Resulta que la cantidad estimada está dentro del rango de carga útil de un cohete, desde cientos hasta miles de kilogramos.
Rendimiento en diferentes condiciones
El equipo también sometió las muestras a diferentes entornos presentes en el espacio, incluido el vacío y las temperaturas altas y bajas.
Bajo vacío, algunas de las muestras de material formaron cemento, mientras que otras solo tuvieron un éxito parcial. Sin embargo, en general, la resistencia a la compresión del cemento de geopolímero disminuyó bajo vacío, en comparación con los cubos de geopolímero curados a temperatura y presión ambiente. Esto plantea nuevas consideraciones, dependiendo del propósito del material.
“Va a haber una compensación entre si necesitamos moldear estos materiales en un ambiente presurizado para asegurar que la reacción forme el material más fuerte o si podemos salirnos con la nuestra formándolos al vacío, el ambiente normal en la Luna o Marte, y lograr algo que es lo suficientemente bueno”, dijo Mills.
Mientras tanto, bajo bajas temperaturas de alrededor de -80 grados Celsius, los materiales de geopolímero no reaccionar en absoluto.
