ويمكن أن يمهد فهم كيف يتشكل الإسمنت في الفضاء وظروف سطح القمر والمريخ، الطريق لبناء هياكل جديدة على هذه الهيئات المصنعة.
ويمثل الإسمنت جزءا أساسيا من الخرسانة، وهي مادة قوية توفر حماية أفضل من درجات الحرارة القصوى والمواد الأخرى.
وقالت الباحثة الرئيسة والمهندسة المدنية، ألكساندرا رادلينسكا، من جامعة ولاية بنسلفانيا: "في المهمات إلى القمر والمريخ، يجب حماية البشر والمعدات من درجات الحرارة والإشعاع الشديد. والطريقة الوحيدة للقيام بذلك، هي بناء البنى التحتية في تلك البيئات خارج كوكب الأرض".
وتأتي مواد البناء الأكثر استخداما على نطاق واسع، عبارة عن مزيج من الرمل والحصى والصخور المرتبطة بعجينة مصنوعة من الإسمنت والماء، من خلال عملية كيميائية معقدة.
ومع ذلك، في حين أن الخبراء يعرفون كيف تتصرف الخرسانة وتتصلب على الأرض، فإنه ليس من الواضح ما إذا كانت العملية ستعمل بالطريقة نفسها في الفضاء، حيث تختلف الجاذبية اختلافا كبيرا عن تلك الموجودة على سطح الأرض.
وشرع الباحثون في محطة الفضاء الدولية بخلط مجموعة الإسمنت الخاصة بهم في ظل الجاذبية الصغرى الموجودة في المدار.
وللقيام بذلك، قاموا بدمج المكون المعدني الرئيس للإسمنت التجاري، سيليكات الكالسيوم، مع الماء في مخاليط مختلفة مع أنواع عديدة من مسحوق الإسمنت، وكميات من الماء والمواد المضافة.
ويتطور الإسمنت عندما يذوب مسحوقه في الماء، ويشكل بلورات تتشابك تدريجياً مع بعضها البعض.
وقارن فريق البحث المواد الناتجة مع عينات الإسمنت التي صُنعت على سطح الأرض، ووجدوا أن الإسمنت المتشكل في الفضاء لديه اختلافات كبيرة في هيكله المجهري، بالمقارنة مع ما تم تصنيعه على الأرض.
ويتمثل الفرق الرئيسي في أن الإسمنت الفضائي أكثر مسامية، حيث يحتوي على مساحات مفتوحة أكثر داخل المادة الصلبة.
وقالت البروفيسورة رادلينسكا: "زيادة المسامية لها تأثير مباشر على قوة المادة، ولكننا لم نقم بعد بقياس قوة المادة المكونة في الفضاء. وعلى الرغم من استخدام الخرسانة لفترة طويلة على الأرض، إلا أننا لا نفهم بالضرورة جميع جوانب عملية الترطيب".
ويعد إثبات أن الخرسانة يمكن أن تتصلب في بيئة الفضاء منخفضة الجاذبية، خطوة أساسية نحو استخدام مواد البناء لإنشاء هياكل على سطح القمر- ربما حتى من المواد التي تُجمع على القمر نفسه، للحد من تكاليف النقل.
وباستخدام جهاز مركزي على متن المحطة الفضائية، يمكن للباحثين محاكاة الجاذبية التي يمكن العثور عليها على أجسام فضائية مثل القمر والمريخ، ما يمكنهم من استكشاف كيف سيتشكل الإسمنت في تلك البيئات أيضًا.
وفي الوقت الحالي، يستكشف رواد الفضاء ما إذا كان بإمكانهم صنع الإسمنت من جسيمات القمر بالمثل.
ونشرت النتائج الكاملة للدراسة في مجلة Frontiers in Materials.
المصدر: ديلي ميل