In den nächsten Jahrzehnten planen die NASA, die Europäische Weltraumorganisation (ESA), China und Russland, Außenposten auf der Mondoberfläche zu errichten, die eine dauerhafte menschliche Präsenz ermöglichen. Mit diesen Vorschlägen sollen Fortschritte in der additiven Fertigung (auch bekannt als 3D-Druck) mit In-Situ Resource Utilization (ISRU) genutzt werden, um die besonderen Herausforderungen des Lebens und Arbeitens auf dem Mond anzugehen.
Für ihr internationales Monddorf hat die ESA mit „Lunacrete“ experimentiert - einem Mondregolith in Kombination mit einem Haftvermittler, um ein Baumaterial herzustellen. Vor kurzem hat ein Forscherteam (in Zusammenarbeit mit der ESA) eine Studie durchgeführt, in der festgestellt wurde, dass Lunacrete noch besser funktioniert, wenn Sie eine spezielle Zutat hinzufügen, die die Astronauten selbst herstellen - Urin!
Insbesondere der chemische Harnstoff, eine organische Verbindung, die im Urin von Tieren vorkommt. Das für diesen Fund verantwortliche Team wurde von Shima Pilehvar vom Østfold University College geleitet und bestand aus Mitgliedern aus Norwegen, Spanien, den Niederlanden und Italien. Ihre Forschung, die vor kurzem in der erschien Zeitschrift für sauberere Produktionwurde vom Europäischen Weltraumforschungs- und Technologiezentrum (ESTEC) der ESA unterstützt.
Wie sie in ihrer Studie beschreiben, führte das Team mehrere Experimente durch, um das Potenzial von Harnstoff als Weichmacher zu bestimmen. Beim Einarbeiten in Beton wollten sie sehen, ob es die ursprüngliche Mischung erweicht und sie vor dem Aushärten geschmeidiger macht. Das Testen umfasste die Verwendung eines von der ESA entwickelten simulierten Mondregolithen mit Harnstoff und verschiedenen Weichmachern und das anschließende 3D-Drucken des resultierenden Produkts.
Ramón Pamies, Professor an der Polytechnischen Universität von Cartagena (UPCT) und Mitautor der Studie, beschrieb in einer kürzlich erschienenen Pressemitteilung von Sinc, wie Astronauten Lunacrete herstellen werden:
„Um den Geopolymerbeton herzustellen, der auf dem Mond verwendet wird, besteht die Idee darin, das zu verwenden, was sich dort befindet: Regolith (loses Material von der Mondoberfläche) und das Wasser aus dem Eis, das in einigen Gebieten vorhanden ist. Darüber hinaus haben wir bei dieser Studie gesehen, dass auch ein Abfallprodukt wie der Urin des Personals, das die Mondbasen besetzt, verwendet werden kann. Die beiden Hauptkomponenten dieser Körperflüssigkeit sind Wasser und Harnstoff, ein Molekül, mit dem die Wasserstoffbrücken aufgebrochen werden können und das daher die Viskosität vieler wässriger Gemische verringert. “
Die Experimente wurden am Østfold University College in Norwegen durchgeführt, wo die Proben hergestellt und getestet wurden. Sie wurden auch einer Analyse bei UPCT unter Verwendung einer als Röntgenbeugung bekannten Technik unterzogen. Die Experimente zeigten, dass mit Harnstoff hergestellte Proben hohe Gewichtsbelastungen tolerieren konnten, während sie fast vollständig in derselben Form blieben.
Um zu sehen, wie sie extremen Temperaturschwankungen standhalten würden, wie sie auf dem Mond vorhanden sind, wurden die Proben ebenfalls auf 80 ° C (176 ° F) erhitzt und dann immer wieder eingefroren. Nach acht Gefrier-Auftau-Zyklen wurde ihre Beständigkeit erneut getestet und als noch stärker befunden. Kurz gesagt, diese Tests zeigten, dass eine andere In-situ-Praxis (unter Verwendung der Latrine) beim Aufbau von Mondbasen helfen kann, die mit den Elementen umgehen können.
Obwohl diese Ergebnisse (wenn auch ein wenig) ermutigend sind, betont das Team, dass weitere Tests durchgeführt werden müssen und ein Extraktionsprozess noch entworfen werden muss. Anna-Lena Kjøniksen, eine Forscherin vom Østfold University College, die die Studie betreute, gab an:
„Wir haben noch nicht untersucht, wie der Harnstoff aus dem Urin extrahiert wird, da wir prüfen, ob dies wirklich notwendig wäre, da möglicherweise auch seine anderen Komponenten zur Bildung des Geopolymerbetons verwendet werden könnten. Das tatsächliche Wasser im Urin könnte für die Mischung zusammen mit dem auf dem Mond erhältlichen oder einer Kombination aus beiden verwendet werden. “
Das Team betonte auch die Notwendigkeit weiterer Tests, um festzustellen, welches Baumaterial für die Schaffung von Mondbasen optimal ist. Neben der Widerstandsfähigkeit und Toleranz gegenüber extremer Hitze und Kälte muss es auch etwas sein, das von 3D-Druckern in Massenproduktion hergestellt werden kann. Leider sind dies nur eine der Herausforderungen beim Aufbau einer Mondbasis.
Aber wie diese Studie zeigt, bieten solche Herausforderungen die Möglichkeit, kreativ zu werden. Wenn wir uns dem Punkt nähern, an dem wichtige Mondmissionen geplant sind - wie zum Beispiel Project Artemis -, können wir davon ausgehen, dass kreativere Lösungen vorgeschlagen werden.
