Betonozás az űrállomáson
(Rovat: Új eszközök és anyagok, Az űrállomás és az USA - 2019.10.04 10:15.)

Az ISS űrhajósai először állítottak elő cementet súlytalanságban, bizonyítva, hogy az anyag az ottani körülmények közt is megszilárdul.

Újabb akadály hárult el tehát a holdi és a marsi építkezések elől.

A Földön széles körben elterjedt és megbízható építőanyag a beton, amelyben víz és cement megszilárduló keveréke köti össze a homokot és a kavicsokat. A legújabb kísérletek szerint a jövőben a beton (vagy valamilyen hasonló anyag) alkalmas építőanyag lehet, amely megvédi az űrhajósokat a kozmikus sugárzástól és a földi környezeten kívüli élet egyéb veszélyeitől.

A beton előnye nemcsak az, hogy rendkívül szilárd és erős anyag, hanem az is, hogy az égitesteken helyben megtalálható anyagokból, például holdporból is előállítható, ami jelentős költségmegtakarítást eredményezne. Az elképzelés igazolása érdekében végezték el a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén dolgozó űrhajósok a MICS [miksz] (Microgravity Investigation of Cement Solidification) kísérletet, azaz a cement megkötését vizsgálták a súlytalanság körülményei között. A kísérletben a közönséges cement legfontosabb alkotórészét, trikalcium-szilikátot kevertek össze vízzel. Korábban még soha nem hoztak létre ilyen keveréket súlytalanságban.

Az ESA német űrhajósa, Alexander Gerst a MICS kísérleten dolgozik az ISS fedélzetén. (Kép: NASA)

Bármilyen hétköznapi anyag is a Földön a cement, belső szerkezete rendkívül bonyolult. Amikor a cementport vízben oldjuk, kristályok alakulnak ki, amelyek egymáshoz kapcsolódva megváltoztatják az anyag molekuláris szerkezetét. A MICS kísérletben elsősorban arra voltak kíváncsiak a Penn State Egyetem és a NASA Marshall Űrközpont kutatói, hogyan jön létre a cement a súlytalanságban, illetve megjelennek-e különleges mikrostruktúrák. A projekt eredményeképpen lehetővé vált a súlytalanságban és a Földön előállított minták összehasonlítása. Megállapították, hogy a földi és a súlytalanságban készített cementek mikrostruktúrája jelentősen eltér egymástól. Az egyik legfontosabb különbség, hogy az űrcement sokkal porózusabb szerkezetű, mint a földi, aminek hatása van az anyag szilárdságára.

A felső képen a Földön előállított cement mikroszerkezete látható, az alsó képen pedig a MICS kísérlet keretében az ISS-en készített cementé. (Kép: Penn State Materials Characterization Lab)

A kutatókban azonban az a gyanú is felmerült, hogy a különbségek részben az előállítás módszerének különbözőségéből adódhatnak. A Földön például jellemzően nem lezárt műanyag zsákokban keverik a cementet. Éppen ezért egyelőre azt sem lehet megjósolni, miként viselkednek az anyagok a szabad világűrben, illetve ott milyen tulajdonságokkal rendelkező cement és beton lenne előállítható. Következő lépésként az ISS-en a holdi és a marsi felszíni gravitációt szimuláló centrifugában is készítenének cementet.

A MICS kísérlet jelentőségét, végrehajtását és eredményeit bemutató film. (Forrás: Space.com, NASA, YouTube)

A kísérlet eredményeit bemutató szakcikk a Frontiers in Materials című folyóiratban jelent meg.