在太阳系里,有一颗红色的行星一直是科学家们的“好心肠”。是火星。它的表面覆盖着沙丘和砾石。这是一颗名副其实的沙漠星球。虽然NASA在2015年宣布火星上有流动的液态水,但其大气稀薄,气候寒冷,二氧化碳和沙尘常年不断。如果你想成为一个适合居住的星球,你需要建造一个坚固的建筑来防止沙尘暴。加州大学的工程师最近证明,火星土壤可以用来制作质量很好的砖!
用火星土壤制砖的方法
根据美国科技博客“起点网络”的最新报道,加州大学圣地亚哥分校的工程师在美国航空公司空 nasa的支持下,开发了一种用火星土壤制造砖块的方法。相关论文已于4月27日发表在《自然科学报告》杂志上。
火星是众多科幻作品中人类迁徙的最终目的地。人们幻想在火星上建立天堂,但实现目标有很多困难,主要集中在两个方面:一是火星上几乎没有大气,二是火星上没有完整的磁场。后者可以通过人工磁场或人工月球来解决,但前者需要足够的设备来培育植物和重建大气。
有人在想,有必要用宇宙飞船把地球物质运送到火星吗?这种方法虽然可行,但不现实。因为火星的轨道是椭圆形的,火星与地球的距离一直在变化,最近的距离约为5500万公里,最远的距离超过4亿公里。现有飞船最早到达火星需要7个月,平均来回需要2年左右。一旦火星移动到很远的位置,飞行时间就会变长。
因此,nasa认为与其运输材料,不如利用当地资源,比如火星土壤。火星表面的土壤含有大量的氧化铁,在紫外线的长期照射下已经固化成一层红色和黄色的氧化物。研究人员提出,并不需要像地球上那样使用砖窑或添加剂将这种火星土壤转化为固体建筑材料,而是施加力来压缩土壤,就像“锤子”一样简单。
火星砖的强度甚至超过钢筋混凝土
加州大学的工程师们最初的研究目的不是火星,而是制砖,即如何减少工厂制砖中使用的聚合物,于是他们用火星土壤模拟器进行实验。后者是地球上各种岩石的集合体,其化学成分和粒度与火星尘埃相似。工程师对模拟材料研究了一段时间后发现,只需施加适当的压力,就足以使土体变成小而硬的块体,其强度甚至超过钢筋混凝土。
研究论文的第一作者说,火星探险者非常勇敢,他们一定会成为移民的先锋,他们感到非常荣幸成为他们的砖供应商。混凝土制砖过程可分为两步。第一步是把土放在一个有弹性的容器里,比如橡胶管,第二步是进行强力压缩,比如一个扁平的圆形土样,从1米的高度落下一个5公斤的锤子就可以压缩。
该项目的首席研究员、圣地亚哥的一名结构工程师在接受采访时表示,这与在地球上制造建筑材料有着显著的不同。通常,土壤颗粒必须与一些特殊类型的粘合剂混合,以保持其刚性。粘合剂的作用有点像胶水,把材料粘在一起。火星土壤模拟物中恰好有一种特殊的化学成分,就像天然粘合剂一样,使实验土壤压实后具有强度。
他还说,火星土壤模拟物的性质与真正的火星土壤有本质的不同,但如果新的制砖技术被证明适用于火星土壤,这对任何梦想移民火星的人来说都是好消息。未来,人们在火星上的生活将需要大量的设备,仅依靠地球发射和运输不仅过程复杂,而且昂贵。居住在远离地球的地方的人们应该减少对交通工具的依赖,否则他们将无法开发空.的生存空间
压制火星土壤砖需要更多的研究支持
美国宇航局的生命科学家乔恩·拉斯克笑着说,他可以用锤子在火星上建造坚固的“积木”。之后,人们可以想象探险者在火星上挥舞锤子。
过去,美国宇航局一直计划重返月球,所以工程师们一直在寻找将月球土壤模拟物转化为建筑材料的方法。然而,与火星土壤不同,月球土壤需要粘合剂才能粘在一起。需要的粘合剂越多,从地球运来的货物就越多,所以研究小组一直在寻找尽可能少使用粘合剂的方法。过去,建筑材料需要大约15%的粘合剂。现在先进的压缩技术,只用3%的粘结剂就能制造出威力巨大的月球砖材料。
2010年后,nasa将研究重点转移到火星,发现同样的压缩模型对火星土壤模拟器也非常有效。起初,研究人员发现只有6%的粘合剂可以制成砖。然后为了测试土砖的临界值,不断减少粘结剂的用量,发现火星土本身可以粘在一起。土壤中的氧化铁被压碎后,很容易破碎,形成干净平整的表面。当表面被压实时,可以形成高强度的压缩界面。
一旦火星土壤可以用来制砖,就有可能在火星上建造飞机的着陆点。但研究人员也指出,制砖并不是一个完整的解决方案,毕竟火星上没有建造过房屋。研究小组只做了微型砖,但体积较大的火星砖功能可能不好,附着性能是否持续到Takuya也不清楚。此外,土砖中的颗粒物会逐渐扩散到空气体中。一旦颗粒物过大,就会导致健康问题,其中所含的高氯酸盐也会对人体甲状腺产生毒性作用。因此,压火星土砖需要更多的研究支持才能了解使用风险。
编辑:朱