ما يبدو وكأنه shtick كوميديا صفعة عصا هو في الواقع العلم الصلبة. نظرًا لوجود الكثير من مستقبل الفضاء الفضائي للبشرية والذي يشمل الموائل ، والهياكل الأخرى ، والوجود الدائم على القمر والمريخ ، فإن خلط الخرسانة في الفضاء هو عمل جاد. لدى وكالة ناسا برنامجًا دراسيًا يسمى MICS ، (تحقيق الجاذبية الصغرى لتصلب الأسمنت) والذي يدرس كيفية بناء الموائل أو الهياكل الأخرى في الجاذبية الصغرى.
الخرسانة هي أكثر المواد استخدامًا على وجه الأرض ، باستثناء المياه. يستخدم على نطاق واسع أكثر من الخشب. لقد كان موجودًا أيضًا لفترة طويلة.
بصرف النظر عن جودتها العازلة ، يمكن للخرسانة أيضًا توفير الحماية من الإشعاع ، وتوفر قوتها الهيكلية الحماية من تأثيرات النيازك. على الرغم من أنه ليس الخيار الوحيد لبناء الهياكل ، فمن المحتمل أن يكون له دور يلعبه. يمكن أن ينتهي الأمر بكونه مادة مهمة لأنه فقط الأسمنت نفسه ، وليس الركام أو الماء ، يحتاج إلى النقل.
كجزء من MICS ، ودراسة ذات صلة تسمى MVP Cell-05 ، تعاونت وكالة ناسا وجامعة ولاية بنسلفانيا مع رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية لخلط الخرسانة. إن خواص الخرسانة على الأرض مفهومة جيدًا ، لكن الجاذبية الصغرى تقدم مجموعة أخرى من الظروف. تم نشر النتائج في فرونتيرز إن مواد ، بعنوان "تأثير الجاذبية الصغرى على التطور المجهرية لسليكات ثلاثي الكالسيوم (C)3S) الصق. "
وتركز تجاربنا على معجون الأسمنت الذي يربط الخرسانة ببعضها.
أليكساندرا رادلينسكا ، باحث رئيسي في MICS.
الخرسانة نفسها عبارة عن خليط من ركام ، يتكون من الرمل والحصى والصخور ، يربط مع الأسمنت ، والذي يأتي في نوعين: الأسمنت البورتلاندي أو الأسمنت الجيوبوليمر. اخلط كل شيء مع الماء ، بالنسب الصحيحة ، امزجه وشكله ، وعندما يعالج أو يتجمد بشكل صحيح ، فإنه مادة قوية للغاية. لهذا السبب لا تزال بعض الهياكل القديمة مثل القنوات الرومانية ، والتي صنعت جزئيًا من الخرسانة ، قائمة.
على الرغم من مدى انتشاره في عالمنا الحديث ، لا يزال هناك الكثير من العلماء لا يعرفون كيف يعمل. لكنهم يعرفون أنه عندما يتجمد ، فإنه يشكل بلورات تتشابك مع بعضها البعض ، ومع الرمال والحصى ، مما يعطي الخرسانة قوتها. أراد العلماء معرفة المزيد عن كيفية حدوث ذلك في الجاذبية الصغرى.
وتركز تجاربنا على معجون الأسمنت الذي يربط الخرسانة ببعضها. قال أليكساندرا رادلينسكا ، الباحث الرئيسي في MICS و MVP Cell-05 ، نريد أن نعرف ما ينمو داخل الخرسانة القائمة على الأسمنت عندما لا تكون هناك ظواهر مدفوعة بالجاذبية ، مثل الترسيب.
وفيما يتعلق بالجاذبية الصغرى ، قالت رادلينسكا ، "يمكن أن تغير توزيع البنية الدقيقة البلورية ، وفي النهاية خصائص المواد."
وأضافت رودلينسكا: "ما نجده يمكن أن يؤدي إلى تحسينات في الخرسانة سواء في الفضاء أو على الأرض". "بما أن الأسمنت يستخدم على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم ، فحتى التحسن البسيط يمكن أن يكون له تأثير هائل".
إن نسب الماء والركام والخرسانة اللازمة لإنتاج الخرسانة ذات خصائص محددة مفهومة جيدًا هنا على الأرض. ولكن ماذا عن القمر؟ لديها فقط 1/6 جاذبية الأرض. أو المريخ ، الذي يحتوي على ما يزيد قليلاً عن ثلث جاذبية الأرض. صُممت التجارب لإلقاء الضوء على هذا السؤال.
في تجربة MICS ، كان لدى رواد الفضاء عدد من عبوات مسحوق الأسمنت ، والتي أضافوا الماء إليها. ثم أضافوا الكحول إلى بعض العبوات في أوقات مختلفة ، لوقف الترطيب.
في التجربة الثانية ، أضاف رواد الفضاء MVP Cell-05 الماء أيضًا إلى عبوات الإسمنت ، لكنهم استخدموا جهاز طرد مركزي في محطة الفضاء الدولية لمحاكاة الجاذبية المختلفة ، بما في ذلك جاذبية المريخ والقمر. أعيدت عينات من كلتا التجربتين إلى الأرض لتحليلها.
الباحث الرئيسي المشارك لخلية MVP Cell-05 هو ريتشارد غروغل. قال: "نحن نشهد بالفعل ونوثق نتائج غير متوقعة".
أظهرت التجربة أن الخرسانة الممزوجة بالجاذبية الصغرى قد زادت من المسامية الدقيقة. كانت هناك فقاعات هواء في عينات الجاذبية الصغرى غير موجودة في عينات جاذبية الأرض. هذا بسبب الطفو. على الأرض ، سترتفع فقاعات الهواء إلى القمة ، وفي الواقع يتم اهتزاز الخرسانة في بعض الأحيان ميكانيكيًا قبل المعالجة فقط للمساعدة في إخراج فقاعات الهواء ، مما قد يضعف الخرسانة.
أظهرت كل من عينات MICS و MVP Cell-05 بلورة أكبر من عينات الأرض. سمحت المسامية الدقيقة الأكبر بنسبة 20٪ في عينات الجاذبية الصغرى بتوفير مساحة أكبر للبلورة ، وبلورات أكبر ، والتي يجب أن تخلق المزيد من القوة. لكن زيادة الصغر في عينات الجاذبية الصغرى يخلق أيضًا خرسانة أقل كثافة ، مما يعني ضعف الخرسانة. كما كان حجم المسامات الدقيقة في عينات الجاذبية الصغرى أكبر من حجم العينات الأرضية.
كانت الخرسانة ذات الجاذبية الصغرى أقل ترسيبًا ، مما يعني أن الجسيمات الصغيرة من الركام لم تستقر في القاع أثناء التصلب ، ولكنها تنتشر بشكل أكثر انتظامًا عبر الخرسانة. وهذا يعني أن الخرسانة أكثر تجانسًا ، مما قد يؤثر على القوة.
هذه دراسة أولية على الخرسانة في الجاذبية الصغرى. لم يتم إجراء اختبارات قوة على العينات الصغيرة جدًا ، لذا فإن أي استنتاجات حول القوة سابقة لأوانها. لكنها تشير إلى بعض الخصائص المختلفة جدًا بين الخرسانة 1G وخرسانة الجاذبية الصغرى ، والتي سيتم استكشافها بلا شك في المستقبل.
وقالت رادلينسكا في مقابلة مع ديزاين بوم: "إن زيادة المسامية لها تأثير مباشر على قوة المادة ، لكننا لم نقيس بعد قوة المادة المشكلة في الفضاء".
أكثر:
- دراسة: تأثير الجاذبية الصغرى على التطور المجهرية لسليكات ثلاثي الكالسيوم (C3ق) لصق
- ناسا Sciencecast: تعزيز مكاننا في الفضاء
- دراسة: منتجات ترطيب C3أ ، ج3S و أسمنت بورتلاند بحضور CaCO3
- designboom: يستكشف رواد فضاء ناسا ما يحدث للخرسانة عندما تختلط في الفضاء
- رابطة أسمنت بورتلاند: الاسمنت والخرسانة
- جمعية الفضاء الوطنية: الخرسانة: المواد المحتملة لمحطة الفضاء
