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马铃薯+盐巴 火星建房不是梦

2023年04月2日

 这是制作成本最低
的太空建材

3月16日,曼彻斯特大学发表最新文献,指目前在太空建造基础设施,价格高昂难以实现,未来太空建设需依赖“在地”或者“容易获得”的简单材料。研究团队发现一种名为“StarCrete”的新材料,可在火星造房。

“StarCrete”是怎么样制作的呢?科学团队混合了马铃薯淀粉和少许盐来模拟火星土壤,继而研发出类似混凝土的材料。经测试发现,这种材料制造出来的房屋强度,是普通混凝土的两倍,非常适用于“地外环境”的施工。

另外,有研究人员在Open Engineering杂志证明,马铃薯淀粉与模拟的火星尘埃混合能充当“粘合剂”。经测试,“StarCrete”的抗压强度为72兆帕(MPa),比普通混凝土的32兆帕,高出2倍以上。如果是由仿月球尘埃制成的“StarCrete”,强度更超过91兆帕。

英国曼大研究团队使用了不同的外太空尘埃,制成各种太空混拟土。 (取自曼大网站)

过去,研究人员曾指出,如果以太空人的血液和尿液作粘合剂,所得材料的抗压强度约为40兆帕,虽然效果比普通混凝土好,但是需要定期为太空人抽血。由于太空环境极为恶劣,直接使用马铃薯淀粉,相较容易且可行度高。

研究团队也计算出一袋约25公斤脱水马铃薯的淀粉含量,足以生产近半吨的“StarCrete”,或213块砖。要建一间3房屋子,则需要约7500块砖。而存在于火星表面或太空人眼泪中的盐(氯化镁),就能有效提高“StarCrete”强度。

这种新建材“StarCrete”的强度是普通混拟土的两倍

为了持续改良“StarCrete”,研究人员已成立一家创新公司DeakinBio,目标是将“StarCrete”材料从实验室应用在地球上。如果实验成功,势必成为传统混凝土的替代品。传统混凝土的制造过程,消耗非常高的能量,目前水泥和混凝土排放的二氧化碳,占全球排放量的8%。相比之下,“StarCrete”可以在“家庭烘焙”中制作,也就是只需要烤箱或微波炉,就能顺利制作“StarCrete”,不只节能,也环保。

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在火星盖房?先送这上去!

2021年09月8日

要在火星上盖房,
最需要的工具是?

两位亿万富翁——维珍银河(Virgin Galactic)的理查·布兰森(Richard  Branson)和亚马逊(Amazon)的贝佐斯(Jeff Bezos),最近先后体验了一趟太空商业旅行。

接下来,应该是特斯拉(Tesla)的马斯克(Elon Musk)也要“上去“了,估计会比前两位”前辈“飞得更高、待得更久。

3D打印机就像是在一张大纸上画好房子框架,然后沿着你画的线往上摸大小粗细的水泥线,叠起成屋。

虽然这些富豪们的太空体验,也就是在亚轨道上体验了几分钟的失重感,但似乎又朝人类“移民火星“的梦想又踏前了一步。

移民火星,不懂能不能在我们的“有生之年“实现,但美国国家航空航天局(NASA)已经坐不住了。

NASA策划的一个火星基地模拟项目。

兴致勃勃的NASA

根据澎湃新闻报道,NASA 最近正策划一个火星基地模拟项目,为太空居住做准备。

这基地四室两厅,健身房、办公室、休息室、医务室一应俱全,甚至还有块只属于你的小菜地,可以随便种点土豆番茄啥的。

占地大概 1700 平方英尺的房子,158平方米左右,和你家隔壁楼盘一个三室一厅差不多大小。

不过,目前这间房子是建在地球。NASA正在绞尽脑汁地试图营造出一个在火星居住的感觉。

由于未来在火星上不能像在地球般一砖一瓦地砌,NASA 直接弄了台巨型 3D 打印机打出个房子来。

3D打印技术是较能节省成本的太空建房方式。

打印机盖房子

NASA 找了家名叫 BIG-Bjarke 的公司,这公司专门给别人打印房子,它们用超大型的 3D 打印机打印了一座火星基地。有点像乐高之前出的 3D 打印笔,房子、家具……统统都可以打印。

简单来说,就是在一张大纸上画好房子框架,3D 打印机沿着你画的线往上摸大小粗细的水泥线。一层又一层的叠起来,最后就会垒成一栋房子。

BIG-Bjarke雄心勃勃,从渲染图来看,这家公司计划在火星或月球盖座城市。

两大问题考验太空建房

那为什么到外太空建房子,需要用3D打印机?

这是因为,在太空建房子最难的有两点,一是怎么把建筑材料运上去,二是怎么把房子盖的更坚固。

在地球上,按目前的《 建筑结构载荷规范 》来算,每平方米房屋大概 200 公斤,那么150平方米大概就是 30 吨重。

现在承载力最强的火箭重型猎鹰火箭,载重是 60 吨左右,该如何把盖房子的材料和建筑设备带上去呢?更何况,火箭发射的成本可是不低呀!

节约成本

但如果换用 3D 打印技术,便可以节约 20% 的建筑材料使用,就能多带 12 吨的东西上太空,大幅节约成本。

除此之外, 3D 打印机用料的多样化,可以在水泥里混杂各种坚固的复合材料,比如有一种叫盈恒石的新型石材,具有无机、纤薄、强度高和大尺寸等特性,可以让房子更加坚挺。

房子除了坚固,还要能抗风,因为火星表面经常有风暴肆虐。

目前有一种叫 SRC(特种玻璃纤维强化水泥板)的新型材料,它专门用于打印各种异形装饰构建,有很好的抗震抗拉特性,能抗风也更坚固。

3D打印技术用料多样化,建材、家具都能解决。

家具、建材皆能解决

也有 FRP 、GRG 等 3D 打印机专用材料,可以在建筑里打印出各式各样的家具,也能用于室内装饰,家具问题也解决了。

以前盖房子,需要用砖、水泥、玻璃、钢材各式各样的建筑材料来组合;但有了3D 打印机,往里面加什么材料,就能拉出什么材质的东西。

如果技术再成熟一点,我们甚至可以直接使用火星上的材料来打印房子。

今年 3 月份的时候,ICON 与美国 10 所大学合作开发出一种专有的 3D 打印技术,可以使用月球上找到的材料,制造可重复使用的火箭着陆台,并且已经通过了多项技术测试。

所以 3D 打印技术被用去太空盖房子,算是个最好的选择了。

资料 & 图片来源:澎湃新闻、NASA、BIG-Bjarke、新浪财经