Урината може да се използва за площадки за кацане, градини и питейна вода. Но ще има ли достатъчно за обикаляне?

Откакто президентът Доналд Тръмп нареди на НАСА да получи ботуши на Луната до 2024 г., агенцията и нейните партньори усилено се опитват да го направят. В края на миналия месец НАСА възложи договори на три компании за разработване на лунен спускаем апарат, но стигането до Луната е само началото. Агенцията също така планира да изгради постоянна лунна база преди края на десетилетието и да я използва като стъпало към Марс.

гореща

Ако астронавтите ще прекарат седмици на Луната, ще трябва да измислят как да живеят извън земята - ъ-ъ, реголит. Прекалено скъпо е да се изпраща всичко от Земята, което означава, че ще трябва да проявят креативност с ограничените ресурси на лунната повърхност. Лунната мръсотия е чудесен строителен материал и има вода под формата на лед на южния полюс, който може да се превърне в ракетно гориво. Но най-горещата стока от всички тях може да се окаже собствената пика на астронавта.

По-рано тази година екип от европейски изследователи демонстрира, че карбамидът, второто най-разпространено съединение в човешката урина след водата, може да се смесва с лунна мръсотия и да се използва за изграждане. Полученият материал е геополимер, който има подобни свойства на бетона и потенциално може да се използва за изграждане на площадки за кацане, местообитания и други структури на Луната.

Геополимерите редовно се използват на Земята като екологична алтернатива на конвенционалния бетон. Една от основните съставки в бетона е циментът, който изисква високотемпературен производствен процес, който отделя много CO2. Но геополимерът изобщо не изисква много енергия. Вместо цимент той използва прахообразни скали или летяща пепел, отпадъчен продукт от изгаряне на въглища. Когато това се смеси с вода и някои реактивни съединения, той създава подобен на шпакловка материал, който може да се отлие в желаните форми, преди да се остави да изсъхне.

На Луната повечето инфраструктура вероятно ще бъде изградена от индустриални 3D принтери. Изграждането с тухли би било твърде неефективно и би ограничило видовете конструкции, които биха могли да бъдат направени. Но роботизираните 3D принтери могат автономно да изграждат по-сложни местообитания. Лунният реголит има химическо сходство с летящата пепел, което прави геополимерите привлекателна възможност за изграждане на неща на Луната. Недостатъкът е, че геополимерите изискват много вода, така че те ще преминават през дюзата на 3D принтера.

„Водата е много, много ценна на лунната повърхност“, казва Марлис Арнхоф, член на екипа за усъвършенствани концепции в Европейската космическа агенция и съавтор на изследването. „Така че една от основните ни цели с това проучване беше да намалим количеството вода, необходимо за производството на геополимер.“

Суперпластификаторите са материали, които се използват за намаляване на водното съдържание на бетона и геополимерите, като същевременно запазват тяхната течливост. На Земята суперпластификаторите обикновено са труднопроизносими вещества като нафтален и поликарбоксилат. Но както откриха Арнхоф и нейните колеги, уреята действа също толкова добре и лесно може да се набави на Луната. Вместо да филтрира замърсителите в урината на астронавтите и да рециклира отпадъчните води, пикнята може да се съхранява в резервоар и да се събира за урея.

За да тестват идеята, изследователите смесили синтетичен прах от синтетична урея с лунен симулант на реголит, за да направят цилиндрични структури с големината на юмрук и да ги оставят да изсъхнат под тежест. След това те симулираха използването на материала в 3D принтер чрез екструдиране на слоеве през спринцовка. Те сравниха резултатите с конвенционалните геополимери. „Той се представи доста добре“, казва Ана-Лена Кьониксен, учен по материали в Университетския колеж на Естфолд и съавтор на изследването. „Изглежда, че дава най-добрите общи резултати, особено когато става въпрос за избягване на образуването на пукнатини.“

Пиковият полимер на екипа може също да помогне за създаването на убежища, които предпазват астронавтите от опасно йонизиращо лъчение на лунната повърхност. Луната няма атмосфера или силно магнитно поле, за да отклони лъчението, излъчвано от слънцето, което означава, че астронавтите имат повишен риск от рак от дълъг престой на лунната повърхност. Геополимерите се очертаха като обещаващ кандидат за задържане на ядрени отпадъци на Земята и Арнхоф казва, че същият принцип може да защити астронавтите на Луната. Но вместо да предотврати изтичането на радиация от дадена конструкция, тя ще попречи на нея да влезе.

Европейската космическа агенция работи върху последващо проучване, което ще помогне да се определи дали базираният на карбамид геополимер е ефективен в защита срещу радиация. Агенцията също трябва да докаже, че производството на нещата е възможно на Луната. В последното си проучване Arnhof и нейните колеги са направили геополимера при стайна температура в открита среда. Но 3D принтирането е много по-голямо предизвикателство в условията на вакуумна среда с ниска гравитация, която се намира на лунната повърхност. Геополимерът също така трябва да може да издържа на големите температурни колебания на Луната, които варират между 260 и -280 градуса по Фаренхайт.

Независимо дали включват карбамид или не, геополимерите са обещаваща алтернатива на синтероването, а другият основен подход се изследва за лунната конструкция, казва Фил Мецгер, планетарен учен от Университета в Централна Флорида и експерт по лунните ресурси. Синтероването включва взривяване на реголит с големи количества енергия, така че той да се стопи заедно. Трудно е да се получи енергия на Луната и за изграждането на големи конструкции ще са необходими соларни ферми с мащаб от мегават, които захранват цялата си мощност на агломерационно съоръжение. По-лесно е да се мащабира конструкцията, базирана на полимер, но Metzger е скептичен, че урината в крайна сметка ще бъде избраният суперпластификатор на Луната. Вместо това той казва, че полимерите вероятно ще бъдат донесени от Земята или извлечени от лунния лед.

„Не знам дали правенето на пикаене би се мащабирало добре“, казва Мецгер. "Просто не мисля, че ще имате толкова много хора, които пикае на Луната."

Едва ли НАСА ще започне да изпраща на Луната ракети, пълни с пикня, за да компенсира разликата. Но има много други приложения за урината на астронавтите, различни от цимента. Единият вариант е да го рециклирате и изпиете, точно както правят астронавтите на Международната космическа станция. Въпреки че има замръзнала вода на южния полюс на Луната, все още не е ясно колко трудно ще бъде извличането и използването. Също така съдържа токсични вещества като живак и сероводород, което означава, че трябва да се почисти, преди да е безопасно за консумация от човека.

Дори ако хората в крайна сметка пият лунна вода вместо рециклирана пика, използването на астронавтска урина за геополимери все още може да не е най-добрият избор. Вместо това може да е по-добре за отглеждане на храна. Уреята се разлага на амоняк и въглероден диоксид, а някои видове микроби отлично превръщат амоняка в нитратни соли, често срещан вид тор. Това означава, че може да се използва в затворена система за поддържане на живота, където водата от урината се рециклира и карбамидът се използва като суровина за зеленчуков тор. Изследователи от Германския аерокосмически център от години успешно отглеждат зеленчуци в човешка урина. В края на 2018 г. те пуснаха сателит, за да тестват миниатюрна версия на оранжериите си с пикочни гори в земната орбита.

В безплодната лунна среда всяка капка течност има значение. Така че, независимо дали се използва като строителен материал, тор или животоподдържащо средство, изглежда, че пикнята ще има голяма роля, докато хората се впускат в Слънчевата система. Космическите пътувания никога не са изглеждали толкова бляскави.

Още страхотни WIRED истории

  • Борсовите посредници на Magic: The Gathering игра за пазители
  • Хей деца! Прочетете тези книги по време на вашето. Дълго. Лято
  • Как да избегнем спама - използвайки информация за контакт за еднократна употреба
  • Съвети за приготвяне на по-добро кафе у дома
  • 27 дни в Токийския залив: Какво се случи с диамантената принцеса
  • The Полезен ли е мозъкът за AI? Плюс: Вземете най-новите AI новини
  • 🎧 Нещата не звучат правилно? Вижте нашите любими безжични слушалки, саундбари и Bluetooth високоговорители

Откакто президентът Доналд Тръмп нареди на НАСА да получи ботуши на Луната до 2024 г., агенцията и нейните партньори усилено се опитват да го направят. В края на миналия месец НАСА възложи договори на три компании за разработване на лунен спускаем апарат, но стигането до Луната е само началото. Агенцията също така планира да изгради постоянна лунна база преди края на десетилетието и да я използва като стъпало към Марс.