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想要問問你敢不敢 隨我去月球安個家


牧夫天文人類第一次登月已經是半個世紀前的事情了。年的大胳膊叔叔(NA,尼爾·阿姆斯特朗,自行感受一下這個姓氏的強悍)振臂一揮,說他的一小步是我們的一大步。五十多年過去了,人類這個一...

- 2020年4月06日09時26分
- 科學文摘 / 牧夫天文

牧夫天文

人類第一次登月已經是半個世紀前的事情了。1969年的大胳膊叔叔 (Neil Armstrong, 尼爾·阿姆斯特朗,自行感受一下這個姓氏的強悍) 振臂一揮,說他的一小步是我們的一大步。五十多年過去了,人類這個一大步現在邁到哪兒啦?

給地球炒房客們一個好消息。未來幾十年,NASA、歐空局、中國和俄羅斯這些大「地產商」們都計劃著要去月球建房子,你可以很洋氣地稱呼這第一批定居點為前哨 (outposts),也可以跟風起名國際月球村(International Moon Village)。要是國內哪個小區敢叫月球村或者月球基地,我真的無力預估看房者的群嘲攻勢。


聽起來浪漫的事往往做起來都不那麼容易。先不說你如何經過飛行後把另一半「公主抱」進新家,單是想想怎麼建造出這個家都是一件比較燒腦外加有點重口味的事。

首先,把蓋房子要用的建材運到月球還是很貴的,運送0.45千克物質到太空的成本大約在1萬美元。如果你沒有自信到和世界首富們做鄰居,就要開動腦筋找到經濟實用的辦法。毫無疑問,增材製造( 3D列印) 和就地取材就變成了可行的方法之一。

講真,看起來還不錯對不對。此外,挖掘機的細節五星好評。

正式蓋房前,先要了解一種骨骼清奇的材料lunacrete,

號稱月球混凝土。這是一種用月表岩屑也就是月球表面鬆散的物質與黏合劑摻和在一起的建築原料。月球混凝土不是一個新概念,各國科學家都在研究,我檢索出的論文至少可以追溯到2009年。按照11年前的數據顯示,月球混凝土的強度比地球普通混凝土的強度要高出45%。月球土相對純凈細膩,合成後氣泡少,是製造混凝土的好原料。歐空局就模擬出了月球混凝土做實驗。一般來說,和天文有關的實驗做到一定程度,時不時就需要「駭人聽聞」的腦洞和火花來補充。最近,一小撮「別有用心」的月球建築師(來自挪威、西班牙、荷蘭和義大利)發現,月球混凝土中如果輔以尿液,不僅更環保,太空人自身就可以生成,而且建築效果會更佳呦。你沒看錯,是尿液,所以想要問問你敢不敢,和我一起去月球造一個家。


這個物件重1.5噸,3D列印完成。成分主要為月球土壤,讓我產生了一種可以託付終身的安全感。

最近西班牙卡塔赫娜理工大學(Polytechnic University of Cartagena)的Ramón

Pamies教授出面解釋了其中的道理:「這種能用於月球建築中的地質聚合物混凝土,主要是就地取材。月球表面的鬆散物質以及月球上存在的水冰都可以用來蓋房子。但是更重要的是,人類的尿液也可以大顯身手。月球建材的兩大物質就是水和尿素,這種結合可以破除氫鍵的束縛,降低粘稠度。」所以準確的說,在建築過程中起作用的主要是尿素。月球建築師們測試了尿素作為塑化劑的潛力。當尿素與混凝土混合,是否可以軟化初始合成物,在其硬化之前增強柔韌性呢?做這些實驗需要用到歐空局研製的模擬月球混凝土、尿液以及各種塑化劑,並最終通過3D列印來展示成果。實驗是在挪威奧斯福大學學院(Østfold

University College)完成的, 還在卡塔赫娜理工大學接受了X射線衍射技術的檢閱。最終的結果證明,這種混合了尿素的建築材料既能保持形狀,還能承受重壓。

(a)為3%尿素的樣本U, (b)為3%含苯樣本N(地球人常用含苯原料作為混凝土塑化劑)

看看實驗現場,(a)為3%尿素的樣本U,

(b)為3%含苯樣本N(地球人常用含苯原料作為混凝土塑化劑)。在測試層疊的效果實驗里,主要比拼疊加多少層而不產生形變和結構坍塌。實驗結果證明,沒有坍塌,說明尿素作為塑化劑的樣本和苯基樣本一樣都可以增強月球混凝土的性能。為了測試材料在極端溫度下的適應性,比如如何適應月球的溫差,這些材料會被加熱到80攝氏度(176華氏度)之後冷卻,加熱和冷卻的過程會重複8次,之後測試材料發現強度竟然增加了。這說明什麼呢?在轟轟烈烈的月球基地建設過程中,月球上的公共衛生間也可以積極地發光發熱了。建築概念和材料優勢都介紹過啦,接下來就要說說「萃取」這道可能會引發許多聯想的工藝。莫方莫方,挪威研究人員Anna-Lena

Kjøniksen適時地安撫了我們:「我們這幫搞科研的都還在研究尿素要如何從尿液里萃取出來,而且也還在論證這一步是不是真的必要,畢竟也許尿液中的其他成分也能提升混凝土性能。除了尿素,尿液中的水分肯定是能用於這種混凝土的。」言外之意就是……呃,我突然為自己的腦洞很不安……所以,大家就先別費心關注萃取工藝了。反而是要順著研究小組的思路看看他們接下來要研究什麼,比如要進一步測試哪種建築材料更適合造月球村,除了對極端溫度的適應,材料能不能被3D印表機「量產」出來也很重要。實話說,建造月球村,要解決的問題可太多了,建築材料僅僅是其中的一個挑戰罷了。


哇,屋頂看著還不錯,採光可能也不差呦。提醒大家看看和歐空局共享這個概念版權的是哪家事務所呢?Foster +

Partners,就是那個在中國設計了首都機場T3航站樓、香港國際機場、大疆深圳總部等等項目的福斯特建築事務所。除了能否成功建成一個月球房子以外,還要考慮宇宙射線、小行星撞擊等種種風險。所以,如果你遇到那個願意陪你去月球蓋房子生活的人,千萬要好好珍惜呀,這都是冒著生命危險的真愛。跟我走吧,我的另一半,我們去月球造一個家。

參考文獻:

牧夫新媒體編輯部

『天文濕刻』 牧夫出品

玉兔

謝謝閱讀


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