מה שנשמע כמו שטיק קומדי סטירה הוא למעשה מדע סולידי. עם כל כך הרבה מהעתיד לבריחת החלל של האנושות, הכולל בתי גידול, מבנים אחרים ונוכחות קבועה על הירח ומאדים, ערבוב בטון בחלל הוא עניין רציני. לנאס"א תוכנית לימודים הנקראת MICS, (Micro Gravity Investigation of Cement Solidification) הבוחנת כיצד אנו עשויים לבנות בתי גידול או מבנים אחרים במיקרובריבייט.
בטון הוא החומר הנפוץ ביותר על פני כדור הארץ, ללא ספירת מים. הוא נמצא בשימוש נרחב יותר מעץ. זה קיים גם הרבה זמן.
מלבד האיכות הבידודית שלו, בטון יכול גם לספק הגנה מפני קרינה, והחוזק המבני שלו מספק הגנה מפני פגיעות מטאוריטים. למרות שזו לא האפשרות היחידה לבניית מבנים, סביר להניח שיש לה תפקיד. זה יכול להיות חומר חשוב מכיוון שרק המלט עצמו, לא האגרגרט או המים, צריך להעביר.
כחלק מ- MICS, ומחקר קשור בשם MVP Cell-05, נאס"א ואוניברסיטת פנסילבניה חברו לאסטרונאוטים ב- ISS כדי לערבב בטון. תכונות הבטון בכדור הארץ מובנות היטב, אך מיקרו-כוח משיכה מציג מערכת נסיבות נוספת. התוצאות מתפרסמות ב- Frontiers in Materials, וכותרתן, "השפעת מיקרוגרביטציה על התפתחות מיקרו-מבנית של סיליקט טרי-סידן (C3S) הדבק. "
"הניסויים שלנו מתמקדים במשחת הבטון שמחזיקה את הבטון יחד."
אלכסנדרה רדלינסקה, החוקרת הראשית ב- MICS.
הבטון עצמו הוא תערובת של אגרגרטה, המורכבת מחול, חצץ וסלעים, המוחזקים יחד עם מלט, המגיע בשני סוגים: מלט פורטלנד או מלט גאופולימר. שלב את הכל עם מים, בפרופורציות הנכונות, ערבבו אותו ועיצבו אותו, וכשהוא מתרפא או מתקשה כראוי, זהו חומר חזק במיוחד. זו הסיבה שעדיין עומדים כמה מבנים עתיקים כמו האמות הרומיות, שנעשו בחלקם מבטון.
למרות עד כמה שזה נמצא בעולם המודרני שלנו, עדיין יש הרבה מדענים שאינם יודעים כיצד זה עובד. אבל הם כן יודעים שככל שהוא מתקשה, הוא יוצר גבישים השזורים זה בזה, ועם החול והחצץ, ומעניקים לבטון את כוחו. מדענים רצו לדעת יותר על איך זה קורה במיקרובראוויציה.
"הניסויים שלנו מתמקדים במשחת הבטון שמחזיקה את הבטון יחד. אנו רוצים לדעת מה צומח בתוך בטון מבוסס בטון כשאין תופעות מונעות על ידי כוח המשיכה, כמו שקיעה, "אמרה אלכסנדרה רדלינסקה, חוקרת ראשית ב- MICS ו- MVP Cell-05.
בנוגע למיקרובציה, Radlinska אמר, "זה יכול לשנות את התפלגות מבנה המיקרו הגבישי, ובסופו של דבר את תכונות החומר."
"מה שאנחנו מוצאים יכול להוביל לשיפורים בבטון גם בחלל וגם על כדור הארץ", הוסיף רודלינסקה. "מכיוון שמלט נמצא בשימוש נרחב ברחבי העולם, אפילו לשיפור קטן יכול להיות בעל השפעה אדירה."
יחסי המים, האגרגרט והבטון הדרושים לייצור בטון בעלי תכונות ספציפיות מובנים היטב כאן בכדור הארץ. אבל מה עם הירח? יש לו כוח משיכה של כדור הארץ רק 1/6. או מאדים, שיש לו קצת יותר משליש מכוח המשיכה של כדור הארץ. הניסויים נועדו לשפוך אור על שאלה זו.
בניסוי MICS היו לאסטרונאוטים מספר חבילות של אבקת מלט, שהוסיפו להם מים. ואז הם הוסיפו אלכוהול לחלק מהמנות בתקופות שונות, כדי להפסיק את ההידרציה.
בניסוי השני, MVP Cell-05, אסטרונאוטים גם הוסיפו מים לחבילות מלט, אך הם השתמשו בצנטריפוגה ב- ISS כדי לדמות כוח משיכה שונה, כולל כוח הכבידה של מאדים וירח. הדגימות משני הניסויים הוחזרו לכדור הארץ לניתוח.
חוקר משותף ראשי ב- MVP Cell-05 הוא ריצ'רד גרוגל. הוא אמר, "אנחנו כבר רואים ומתעדים תוצאות בלתי צפויות."
הניסוי הראה כי בטון מעורבב במיקרו-כוח הכבידה הגדיל את המיקרו-נקבוביות. היו בועות אוויר בדגימות המיקרו-כוח משיכה שלא קיימות בדגימות כוח הכבידה של כדור הארץ. זה בגלל הציפה. על כדור הארץ, בועות האוויר היו עולות לראש, ולמעשה לעיתים בטון רטט מכנית לפני שמתרפא רק כדי לסייע בהוצאת בועות אוויר, העלולות להחליש את הבטון.
דגימות ה- MICS וגם ה- MVP Cell-05 הראו התגבשות רבה יותר מדגימות קרקעיות. המיקרופורוזיות הגדולה יותר ב -20% בדגימות המיקרובראוויציה אפשרה יותר מקום להתגבשות, וגבישים גדולים יותר, שאמורים ליצור כוח רב יותר. אולם המיקרופורוזיות הגדולה יותר במדגמי המיקרובייט יוצרת גם בטון צפוף פחות, מה שעלול להתבטא בבטון חלש יותר. גודל המיקרופוריות שבדגימות המיקרובראוויציה היה גם סדר גודל אחד גדול יותר מדגימות קרקעיות.
לבטון המיקרובריבציה היה פחות משקעים, כלומר חלקיקים קטנים של אגרגט לא התיישבו לקרקעית במהלך ההתקשות, אלא נפרשים בצורה אחידה יותר דרך הבטון. המשמעות היא שהבטון אחיד יותר, מה שעלול להשפיע על חוזקו.
זהו מחקר ראשוני לבטון במיקרובראוויציה. לא נערכו בדיקות חוזק בדגימות הקטנות מאוד, כך שמסקנות כלשהן לגבי חוזק אינן מוקדמות. אך הוא מציין כמה תכונות שונות מאוד בין בטון 1G לבטון מיקרובידציה, שללא ספק נבחן בעתיד.
"נקבוביות מוגברת משפיעה ישירות על חוזק החומר, אך עדיין לא נמדד את חוזק החומר שנוצר בחלל", אמר רדלינסקה בראיון ל- designboom.
יותר:
- מחקר: השפעת מיקרוגרביטציה על התפתחות מיקרו-מבנית של סיליקט טרי-סידן (ג3S) הדבק
- מדע המדע של נאס"א: מצטט את מקומנו בחלל
- מחקר: מוצרי הידרציה של ג3א, ג3מלט S ופורטלנד בנוכחות CaCO3
- designboom: האסטרונאוטים של נאס"א בוחנים מה קורה לבטון כשהוא מתערבב בחלל
- איגוד המלטים של פורטלנד: מלט ובטון
- אגודת החלל הלאומית: בטון: חומר פוטנציאלי לתחנת החלל
