跟着载人航天技能的飞速发展，对外太空范畴的探究不断加速。空间站新混合出的“太空水泥”为未来研讨和跨向外太空的行程铺垫了柱石。
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撰文 Jake Parks
翻译王嘉媛
审校/修改 李光昭
混凝土以这样或那样的方法，在人类修建前史中的 5000 年时间里扮演着首要人物。现在，研讨人员总算要将这项陈旧的技能带到外太空去。科学家们初次在国际空间站（ISS）的微重力环境下成功地混合出了水泥——混凝土的首要成分。
在试验“水泥凝结的微重力研讨”（Microgravity Investigation of Cement Solidification）的环节中，研讨人员将水泥的根底成分——硅酸三钙，熟石灰和蒸馏水——送到了国际空间站。这些成分会在袋子中进行混合，并经过 42 天的水合效果使其硬化。
结果表明，在微重力下混合的水泥的确能够像在地球上相同固化。但与地球制作的水泥不同，太空水泥具有一些共同的微观特征。
因为这项新研讨将初次将太空中混合的水泥与地球上混合的对照组批次进行了比较，它也为在多种重力环境中，能够更好地制作水泥的探究之路打开了大门。假如人类要在不久的将来制作月亮村或火星殖民地，咱们很或许需求把握在其他星球上混合水泥的办法。
太空水泥有什么不同？
风趣的是，研讨人员发现，因为空间站缺少满意的重力，太空水泥的密度有惊人的均一性。而在地球上的对照组中，经过遭到重力影响的沉积效果后，混合水泥构成了更多分层。该项研讨的作者，宾夕法尼亚州立大学（Pennsylvania State University）的工程师Aleksandra Radlinska 说道，太空水泥更均匀的密度特性应该会使它变得更巩固。
但就太空水泥而言，还存在许多其他变量。
研讨人员指出了太空水泥另一个首要的微观差异：太空水泥产生了许多大的气穴，使其比地球上的混合水泥有更多孔隙。本年早些时候在《资料前沿》（Frontiers in Materials）上宣布的研讨论文中指出，在太空中，新混合的水泥中的气泡不会像在地上上，因为浮力的影响而浮在外表。“孔隙的添加会直接影响资料的度，”Radlinska 在 NASA 新闻发布会上说，“但咱们没有测量出这种太空环境下构成的资料的强度。”
因而，与地上混合水泥比较，太空混合水泥的密度更均匀，这使它更巩固；但它又有更多孔隙，这使它更软弱。或许，正如 Radlinska 所解说的那样，“这两种相反的影响效果一同存在！“
为了确认这种更均匀但更疏松的太空水泥是否比地上混合的水泥更巩固，Radlinska 说在完成对太空水泥的微观结构剖析后，他们需求在 2019 年下旬破坏掉这些样品。这将能够协助他们断定太空水泥的密度均匀性和多孔性，哪个对其强度影响更大。
如图，跟着水合效果的硬化进程的进行，混合水泥中产生了很多的微观晶体。这些严密相连的晶体中的分子结合在一同，包含混泥土中的其他成分，如砂砾，沙土和小石子。
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在其他星球制作水泥
了解地球制作和太空制作的水泥有何不同，最直接的长处是，它能够协助研讨人员确认和处理重力对水泥制作进程的影响。尽管在曩昔五千年中这都并不是一个值得重视的问题，但考虑到咱们在曩昔 50 年中载人航天范畴的巨大进步，咱们需求在开端在其他星球上运用水泥之前了解这些工作。
“在对月球和火星的使命中，需求维护人类和设备免受极点温度和辐射的影响，而做到这一点的仅有方法便是在这些外星环境中树立根底设施，”Radlinska 说，“有一种主意是在太空顶用相似混凝土的资料进行制作。混凝土非常巩固，与许多其他资料比较，它能供给更好的维护。”
简略来说，混凝土便是沙子，砾石，岩石中的几种或悉数成分，经过水泥粘合在一同的混合物。混凝土的长处是价格便宜，制作简略，并且能够做成任何形状或结构以满意特定需求。
Radlinska 指出：“混凝土是一种优秀的绝缘体和辐射屏蔽体，因而被用于贮存核废料。未来在火星和月球上的避难所将需求厚厚的隔离层，但相似混凝土的粘合剂即便外星球的极点环境下，也能够非常有用发挥效果。”
别的一个长处是，常用于制作混凝土的砾石和岩石纷歧定要来自地球。因为实际上是水泥把这些物质粘合在了一同，咱们应该能够运用其他星球上现成的物质来创造出一种混凝土方法，例如月球风化层——也称为月球尘土。
因为月球尘土是由非常共同的锯齿状和细微的尘土颗粒组成，Radlinska 说它或许有助于削减水泥的孔隙，然后添加终究混凝土的强度。因而，他们现已展开了一些专心于月球尘土的前期工作，现在正在收拾资料，预备请求宣布。
因而，经过初次在太空中混合水泥，研讨人员不只证明他们能够做到这一点，并且还为未来的研讨奠定了根底，这将有助于咱们更好地调整太空水泥以习惯咱们特定的外星需求。
Radlinska 表明：“咱们证明了这一假定是能够做到的，咱们下一步能够开端寻觅能够特定适用于太空和不同重力水平的粘合剂，例如零（重力）到火星（重力）以及两者之间的状况。”
尽管研讨人员对适于太空水泥的最佳特定粘合剂问题三缄其口，但 Radlinska 说道，“关于下一个‘最佳’资料是什么，咱们有几个主意和一个可行的假定，不过咱们还不能泄漏这些信息。”
