Các nhà du hành vũ trụ thử nghiệm đông kết xi măng thành công ở ngoài không gian

Khi con người lên vũ trụ, chúng ta sẽ cần một không gian để sinh sống. Đã có nhiều ý tưởng về việc xây dựng các ngôi nhà in 3D ngoài vũ trụ nhưng thực tế thì việc in 3D các vật liệu và xây dựng bằng công nghệ in 3D không hề đơn giản, nếu không muốn nói là tốn kém.

Nếu như ở trên Trái Đất, con người thường sử dụng xi măng để xây dựng lên những ngôi nhà và làm nơi cư trú. Nhưng liệu chúng ta có thể sử dụng xi măng để xây dựng ở ngoài không gian?

Đó cũng chính là câu hỏi mà nhiều nhà khoa học thắc mắc từ lâu. Mới đây các phi hành gia trên trạm vũ trụ ISS đã quyết định kiểm chứng khả năng hóa rắn của xi măng trong môi trường vi trọng lực để xem nó có đạt được hiệu quả như khi ở Trái Đất hay không. Dự án có tên Microgravity Investigation of Cement Solidification (MICS) hay Dự án kiểm tra quá trình hóa rắn xi măng trong môi trường vi trọng lực.

Alexandra Radlinska, một trong những nhà nghiên cứu chính của dự án và đến từ Đại học bang Pennsylvania cho biết: "Trong các nhiệm vụ lên Mặt Trăng và Sao Hỏa, con người và thiết bị sẽ cần phải được bảo vệ khỏi nhiệt độ và bức xạ cực đoan. Và cách duy nhất để làm được điều đó là xây dựng cơ sở hạ tầng trên các môi trường ngoài Trái Đất. Ý tưởng là xây dựng vật liệu giống như bê tông ở ngoài không gian. Bê tông rất chắc chắn và bảo vệ tốt hơn nhiều các vật liệu khác".

Dự án trên cũng phần nào cung cấp sự so sánh đầu tiên giữa quá trình xử lý xi măng ở Trái Đất và trong môi trường không trọng lực. Các nhà khoa học biết rất nhiều điều về bê tông trên Trái Đất nhưng chưa biết điều gì sẽ xảy ra với các vật liệu đó khi để ngoài không gian.

Radlinska tiết lộ: "Làm cách nào bê tông có thể động cứng? Đâu sẽ là cấu trúc vi mô? Đó là những câu hỏi mà chúng tôi đang cố gắng trả lời".

Thử nghiệm xi măng đông kết ở ngoài không gian trên trạm vũ trụ ISS

Theo đó nhóm nghiên cứu đã khám phá ra một loạt các hỗn hợp có thể thay đổi các yếu tố khi sản xuất xi măng. Đánh giá đầu tiên cho thấy, mẫu xi măng đông kết trên trạm vũ trụ rất khác so với các mẫu xi măng trên Trái Đất.

Sự khác biệt chính là độ xốp của xi măng khi đông kết ngoài không gian cao hơn. Độ xốp tăng lên ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền của vật liệu nhưng hiện tại, các nhà nghiên cứu vẫn chưa thể đo được độ bền của vật liệu hình thành từ quá trình đông kết xi măng ở ngoài không gian.

Radlinska nhấn mạnh: "Mặc dù bê tông đã được sử dụng khá lâu trên Trái Đất nhưng chúng ta vẫn chưa thể hiểu hết được tất cả các khía cạnh của quá trình hydrat hóa. Bây giờ chúng ta đã biết đến một số sự khác biệt giữa xi măng khi đông kết ở Trái Đất và ngoài không gian khác nhau như thế nào. Nhờ đó chúng ta có thể đánh giá sự khác biệt nào có lợi và gây bất lợi cho việc sử dụng vật liệu trong không gian. Bên cạnh đó, mẫu vật được đặt trong các túi kín nên có thêm một câu hỏi khác rằng, liệu quá trình đông kết có khác biệt gì nếu xi măng được để trong môi trường không gian mở hay không?".

Việc phát hiện bê tông có thể đông kết ở môi trường vũ trụ là một bước tiến quan trọng giúp các nhà khoa học nghĩ đến khả năng xây dựng và định cư của con người trên Mặt Trăng trong tương lai.

Radlinska xác nhận: "Chúng tôi đã xác nhận giả thuyết về khả năng xi măng có thể đông kết ngoài vũ trụ. Bây giờ chúng ta có thể thực hiện các bước tiếp theo để tìm ra chất kết dính dành riêng ở ngoài không gian và tương thích với các mức độ lực hấp dẫn khác nhau trên Mặt Trăng hay Sao Hỏa".

Nghiên cứu mang tính đột phá trên đã được đăng tải trên tạp chí Frontiers in Materials mới đây.

Tham khảo Interesting Engineering