Nghiên cứu thành công loại bê tông lưu huỳnh mới để xây nhà trên Sao Hỏa

"Nếu chúng có thể đặt chân lên Sao Hỏa thì hãy sẵn sàng xây dựng những căn nhà ở được tại đó" - đó là những gì NASA tuyên bố cách đây ít ngày khi cơ quan này cho biết những chuyên gia vật liệu tại đại học Northwestern (Evanston, bang Illinois) đã nghĩ ra cách chế tạo một mẫu bê tông hoàn toàn mới phù hợp với điều kiện cực kỳ khắc nghiệt và không có nước trên Sao Hỏa.

Tác giả của nghiên cứu này - tiến sỹ Lin Wan - cho biết việc phát triển căn cứ bắt buộc phải được thực hiện với những tài nguyên có sẵn tại Sao Hỏa vì chi phí vận chuyển cho những vật liệu xây dựng sẽ cực kỳ tốn kém và đầy rủi ro. Lin Wan cho biết các nguyên tố với điểm sôi tương đối thấp như clo, phốt pho và lưu huỳnh xuất hiện nhiều hơn trên bề mặt so với trên Trái Đất; các nguyên tố này có lẽ đã bị đẩy khỏi những vùng gần Mặt Trời bởi gió Mặt Trời trong giai đoạn hình thành Thái Dương hệ. Trong đó, lưu huỳnh được Lin Wan và các đồng nghiệp đánh giá như một ứng viên sáng giá cho vị trí "vật liệu xây dựng trên Sao Hỏa".

Cụ thể, các nhà khoa học đã thử nghiệm phương án nung lưu huỳnh lên nhiệt độ 240 độ C - hơn 2 lần nhiệt độ nóng chảy của nguyên tố này - và trộn dung dịch nóng chảy kia với mẫu đất đá mô phỏng được xác định là có nhiều trên Sao Hỏa để tạo ra một loại bê tông cực kỳ đặc biệt. Sau khi trải qua quá trình điều chỉnh lượng nguyên liệu sử dụng, Lin Wan đã kết luận rằng nếu tỷ lệ của lưu huỳnh và đất đá là 1:1 với kích thước cốt liệu tốt đa là 1mm thì loại bê tông tạo thành sẽ có chất lượng tốt nhất, thậm chí nếu sử dụng loại mịn thì kết quả còn tốt hơn thế nữa. Thành phần của loại đất mô phỏng này bao gồm đất chứa silic dioxit, oxit nhôm và các thành phần khác như sắt oxit, titan dioxit.

Trên thực tế, ý tưởng sử dụng lưu huỳnh làm bê tông xây dựng các công trình ngoài vũ trụ đã xuất hiện từ thế kỷ trước sau khi con người đặt chân thành công lên Mặt Trăng nhưng các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng lưu huỳnh sẽ thăng hoa thành khí ngay lập tức khi được đưa vào môi trường chân không. Thậm chí, ý tưởng nung chảy lưu huỳnh cũng không phải là mới nhưng lưu huỳnh nóng chảy lại có đặc điểm là lưu huỳnh nóng chảy sau khi làm nguội là là dạng vô định hình - chất rắn ở trạng thái vật chất không cấu tạo từ tinh thể - điều này khiến cho lưu huỳnh trở nên "dẻo" và dễ vỡ vụn hơn. Để khắc phục nhược điểm này, ý tưởng sử dụng đất đá giống như trên Sao Hỏa để trộn vào lưu huỳnh nóng chảy chống lại quá trình hình thành lưu huỳnh vô định hình, cũng như hạn chế việc tạo ra những lỗ rỗng trong mạng lưới tinh thể của bê tông.

Kết quả thử nghiệm cho thấy loại bê tông này có thể chịu đựng áp lực lên tới 50 MPa - điều kiện áp, nếu so sánh với tiêu chuẩn của bê tông xây dựng tốt nhất hiện này là 20 MPa thì các nhà khoa học đang hi vọng loại vật liệu mới này có thể đáp ứng những điều kiện khắc nghiệt của Sao Hỏa. Một điểm đáng lưu ý là loại bên tông này hoàn toàn có thể tái sử dụng bằng cách nung nóng nó để thu được lưu huỳnh nóng chảy và những quy trình phía trên lại có thể được tiếp tục. Có thể nói rằng, chưa bao giờ việc định cư trên Sao Hỏa lại trở nên thực tế đến vậy.

Tham khảo MITTechnologyReview