في العقود القليلة المقبلة ، تخطط وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية والصين وروسيا لإنشاء مواقع استيطانية على سطح القمر تسمح بوجود إنساني دائم. تسعى هذه المقترحات إلى الاستفادة من التقدم في التصنيع الإضافي (المعروف أيضًا باسم الطباعة ثلاثية الأبعاد) باستخدام استخدام الموارد في الموقع (ISRU) لمعالجة التحديات الخاصة بالعيش والعمل على القمر.
من أجل قريتهم القمرية الدولية ، قامت وكالة الفضاء الأوروبية بتجربة "lunacrete" - قمر قمري مدمج مع عامل ربط لإنشاء مواد بناء. لكن مؤخرًا ، أجرى فريق من الباحثين دراسة (بالتعاون مع وكالة الفضاء الأوروبية) ووجدت أن لوناكريت يعمل بشكل أفضل إذا أضفت مكونًا خاصًا يصنعه رواد الفضاء بمفردهم - البول!
وبشكل أكثر تحديدًا ، اليوريا الكيميائي ، وهو مركب عضوي موجود في بول الحيوانات. وقادت الفريق المسؤول عن هذا الاكتشاف شيما بيليهفار من كلية جامعة أوستفولد ، وتضم أعضاء من النرويج وإسبانيا وهولندا وإيطاليا. بحثهم الذي ظهر مؤخرا في مجلة الإنتاج الأنظف، بدعم من المركز الأوروبي لأبحاث وتكنولوجيا الفضاء التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESTEC).
كما وصفوا في دراستهم ، أجرى الفريق العديد من التجارب لتحديد إمكانية أن تعمل اليوريا كملدن. عند دمجها في الخرسانة ، أرادوا معرفة ما إذا كان سيخفف الخليط الأولي ويجعله أكثر مرونة قبل التصلب. تضمن هذا الاختبار استخدام محاكاة قمرية قمرية طورتها وكالة الفضاء الأوروبية مع اليوريا ومختلف الملدنات ثم طباعة المنتج الناتج ثلاثي الأبعاد.
وصف رامون باميز ، الأستاذ بجامعة البوليتكنيك في كارتاخينا (UPCT) والمؤلف المشارك في الدراسة ، كيف سيصنع رواد الفضاء القمر في بيان صحفي لـ Sinc:
"لجعل الخرسانة الجيوبوليمرية التي سيتم استخدامها على القمر ، الفكرة هي استخدام ما هو موجود: ريجوليث (مادة فضفاضة من سطح القمر) والمياه من الجليد الموجود في بعض المناطق. ولكن علاوة على ذلك ، فقد رأينا من خلال هذه الدراسة أنه يمكن أيضًا استخدام منتج النفايات ، مثل بول الموظفين الذين يشغلون قواعد القمر. المكونان الرئيسيان لسائل الجسم هذا هما الماء واليوريا ، وهو جزيء يسمح بكسر الروابط الهيدروجينية ، وبالتالي يقلل من لزوجة العديد من الخلائط المائية. "
أجريت التجارب في كلية جامعة أوستفولد في النرويج ، حيث تم تصميم واختبار العينات. وخضعوا أيضًا للتحليل في UPCT باستخدام تقنية تعرف باسم حيود الأشعة السينية. ما أظهرته التجارب هو أن العينات المصنوعة من اليوريا كانت قادرة على تحمل أحمال الوزن المرتفعة مع البقاء بالكامل تقريبًا في نفس الشكل.
لمعرفة كيف ستتحمل تغيرات درجات الحرارة الشديدة ، مثل تلك الموجودة على القمر ، تم تسخين العينات أيضًا إلى 80 درجة مئوية (176 درجة فهرنهايت) ثم تم تجميدها مرارًا وتكرارًا. بعد ثماني دورات تجميد للذوبان ، تم اختبار مقاومتها مرة أخرى وتبين أنها أقوى. باختصار ، أظهرت هذه الاختبارات أن ممارسة أخرى في الموقع (باستخدام المرحاض) يمكن أن تساعد في بناء قواعد قمرية يمكنها التعامل مع العناصر.
في حين أن هذه النتائج مشجعة (إذا كانت صغيرة) ، يشدد الفريق على ضرورة إجراء المزيد من الاختبارات ولا يزال يتعين تصميم عملية الاستخراج. كما أشارت آنا لينا كويجنيسن ، باحثة من كلية جامعة أوستفولد أشرفت على الدراسة:
"نحن لم نحقق بعد في كيفية استخراج اليوريا من البول ، حيث إننا نقوم بتقييم ما إذا كان هذا ضروريًا حقًا ، لأنه ربما يمكن أيضًا استخدام مكوناته الأخرى لتشكيل الخرسانة الجيوبوليمرية. يمكن استخدام الماء الفعلي في البول للخليط ، مع الماء الذي يمكن الحصول عليه على القمر ، أو مزيج من كليهما. "
كما شدد الفريق على الحاجة إلى مزيد من الاختبارات لمعرفة مواد البناء التي ستكون مثالية لإنشاء قواعد على سطح القمر. بالإضافة إلى المرونة والتسامح مع الحرارة الشديدة والبرودة ، ستحتاج أيضًا إلى أن تكون شيئًا يمكن إنتاجه بكميات كبيرة بواسطة طابعات ثلاثية الأبعاد. للأسف ، هذه ليست سوى واحدة من التحديات لبناء قاعدة قمرية.
ولكن كما تظهر هذه الدراسة ، توفر هذه التحديات الفرصة للإبداع. كلما اقتربنا أكثر فأكثر من النقطة التي تتم فيها جدولة المهام القمرية الرئيسية - مثل Project Artemis ، للمبتدئين فقط - يمكننا أن نتوقع اقتراح حلول أكثر إبداعًا.
