راز مقاومت بتن مریخی چیست؟ از پروتئین خون تا خاک سیاره سرخ

بتن مریخی عنوانی است که در چند سال اخیر در بحث‌های مهندسی فضایی، عمران بین‌سیاره‌ای و فناوری ساخت‌وساز آینده بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به‌واسطه هزینه نجومی حمل مصالح از زمین به سیاره سرخ و دشواری تامین آب کافی برای سیمان‌سازی در آنجا، دانشمندان به دنبال جایگزین‌هایی هستند که بتوان از مواد بومی مریخ  و ترکیبات نوآورانه زیستی استفاده کرد تا سازه‌هایی پایدار و مقاوم بر روی مریخ ساخت.

در این مقاله می توانید با روش ساخت بتن مریخی و همچنین مزایا و معایب این بتن آشنا شوید.  مجله اینترنتی والا اینوست با ارائه تازه‌ترین فناوری‌ها و نوآوری‌های صنعت ساختمان، در خدمت علاقه‌مندان و فعالان این حوزه است.

بتن مریخی چیست؟

بتن مریخی (Martian concrete) به ساختاری گفته می‌شود که از خاک یا گرد و غبار سطح مریخ (رگولیت) به همراه چسباننده‌ها یا افزودنی‌های مناسب تولید می‌شود تا بتوان از آن برای ساخت سازه‌ها، سکونت‌گاه‌ها یا زیرساخت‌ها در سطح مریخ استفاده کرد. اهمیت این موضوع از آنجا ناشی می‌شود که حمل مصالح سنگین از زمین به مریخ هزینه‌بر است و منابع آب و سیمان در مریخ محدود هستند؛ بنابراین استفاده از مصالح بومی باعث کاهش چشمگیر هزینه و جلوگیری از حمل و نقل بین‌سیاره‌ای خواهد شد.

بتن مریخی از چه موادی تشکیل شده است؟

در این بخش به مهم ترین مواد تشکیل دهنده و ترکیبات بتن مریخی اشاره شده است:

خاک مریخی (رِگولیت مریخی)

خاک مریخی یا همان رگولیت، پایه و اساس این نوع بتن است. این خاک حاوی ترکیبات معدنی مختلف مانند اکسید آهن، سیلیس و سولفات‌ها است و با ساختار سبک و متخلخل خود، امکان شکل‌پذیری و چسبندگی خوبی دارد. از آنجا که این خاک در سطح مریخ به‌وفور یافت می‌شود، نیاز به حمل مصالح از زمین را به شدت کاهش می‌دهد.

گوگرد

یکی از روش‌های نوآورانه ساخت بتن مریخی استفاده از گوگرد به عنوان چسباننده است. گوگرد در دمای نسبتا پایین ذوب می‌شود و به راحتی می‌تواند خاک مریخی را به یک توده‌ی سخت و مقاوم تبدیل کند.

پروتئین خون انسان (HSA)

یکی از روش‌های آزمایشی جدید، استفاده از آلبومین سرم انسانی (HSA) به‌عنوان ماده چسباننده است. پژوهشگران متوجه شده‌اند که این پروتئین می‌تواند به خوبی خاک مریخی را به هم بچسباند و یک ساختار سخت تشکیل دهد. این ماده برای ساخت سازه‌های کوچک و اضطراری بسیار کارآمد است.

اوره (از ادرار فضانوردان)

افزودن اوره به ترکیب HSA باعث افزایش چسبندگی و مقاومت بتن می‌شود. این ایده هوشمندانه کمک می‌کند تا از منابع زیستی فضانوردان در محل استفاده شود. اوره باعث انعطاف‌پذیری بیشتر سازه می‌شود و به صرفه و قابل دسترس است.

ترکیبات ژئوپلیمری

در برخی طرح‌های تحقیقاتی، از ژئوپلیمرها به جای سیمان پرتلند استفاده می‌شود. ژئوپلیمرها ترکیباتی معدنی هستند که با خاک مریخی واکنش داده و یک ساختار بسیار مقاوم تولید می‌کنند.

افزودنی‌ها و تقویت‌کننده‌ها (اختیاری)

در برخی طرح‌ها برای افزایش مقاومت و چسبندگی بتن مریخی از مواد زیر به مقدار کم استفاده می‌شود:

• الیاف بازالتی یا شیشه‌ای برای جلوگیری از ترک خوردن
• نانوذرات سیلیس برای افزایش چسبندگی و مقاومت
• مواد ضد یخ و محافظ تابش برای پایداری در شرایط شدید مریخی

مقایسه بتن مریخی با بتن معمولی

بتن مریخی و بتن معمولی هر دو با هدف ایجاد سازه‌های مقاوم ساخته می‌شوند، اما تفاوت‌های اساسی در ترکیبات، شرایط تولید و کاربرد آن‌ها وجود دارد. بتن معمولی از ترکیب سیمان، شن، ماسه و آب ساخته می‌شود و برای ساخت‌وساز در زمین طراحی شده است.

بتن مریخی با استفاده از منابع محلی موجود در مریخ مانند خاک رگولیت، گوگرد، یا حتی پروتئین‌های زیستی تولید می‌شود تا نیاز به حمل مصالح از زمین کاهش پیدا کند. در جدول زیر مقایسه‌ی کاملی از این دو نوع بتن آورده شده است:

مزایای بتن مریخی

بتن مریخی یکی از نوآورانه‌ترین مصالح ساختمانی آینده است که برای ساخت سازه‌ها در سیاره مریخ طراحی شده است. هدف از توسعه این بتن، ایجاد مصالحی مقاوم، سبک و سازگار با شرایط سخت مریخ است؛ جایی که فشار هوا پایین، دما بسیار سرد و منابع مانند آب محدود است. در ادامه به مزایای بتن مریخی اشاره شده است:

• کاهش وابستگی به مصالح زمینی و هزینه‌های حمل‌ونقل به مریخ
• استفاده از منابع بومی مریخ (خاک، گوگرد، یا پودر رگولیت)
• قابلیت ساخت‌وساز سریع در شرایط بدون آب و دمای پایین
• مقاومت بالا در برابر تابش‌های فضایی و تغییرات دمای شدید
• سبک بودن و درعین‌حال استحکام بالا در فشارهای کم‌جاذبه
• کاهش نیاز به انرژی و تجهیزات سنگین برای تولید
• امکان بازیافت و استفاده مجدد از مواد محلی یا زیستی
• پایداری زیست‌محیطی و هم‌سویی با اهداف سکونت پایدار در فضا

معایب بتن مریخی

با وجود نوآوری و قابلیت‌های منحصربه‌فرد بتن مریخی در ساخت‌وسازهای فضایی، این ماده هنوز در مرحله‌ تحقیقاتی قرار دارد و با چالش‌هایی اساسی روبه‌رو است. ترکیبات این بتن، هرچند از منابع محلی مریخ به‌دست می‌آیند، اما فرآیند استخراج، آماده‌سازی و ترکیب آن‌ها در شرایط بی‌هوا و کم‌فشار مریخ بسیار پیچیده است.

علاوه بر این، مقاومت بتن مریخی در برابر شرایط شدید مانند تشعشعات کیهانی، انجماد و ذوب مکرر هنوز به‌طور کامل تضمین نشده است. مهم‌ترین معایب بتن مریخی عبارت اند از:

• فاقد کاربری گسترده در پروژه‌های واقعی
• نیاز به فناوری پیشرفته برای استخراج و ترکیب مواد از سطح مریخ
• دشواری کنترل دما و فشار در زمان تولید بتن در محیط مریخ
• احتمال ترک‌خوردگی در اثر تغییرات شدید دمای شب و روز
• محدودیت در تامین مواد زیستی (مثل پروتئین یا اوره انسان) در مقیاس بالا
• کمبود اطلاعات کافی درباره دوام بلندمدت در محیط مریخ

سخن نهایی

بتن مریخی یکی از وعده‌های مهندسی فضایی است که در صورت موفقیت می‌تواند نقطه عطفی در ساخت‌وساز بین‌سیاره‌ای باشد. با استفاده از خاک بومی مریخ، چسباننده‌های زیستی، افزودنی‌هایی مانند اوره یا حتی ترکیب گوگرد، می‌توان به ماده‌ای مقاوم و کاربردی دست یافت. اگرچه هنوز چالش‌های بزرگی در این مسیر قرار دارد، اما تحقیقات اولیه نشان داده‌اند که پیاده کردن این ایده امکان‌پذیر است.

فراموش نکنید که آینده ساخت‌وساز در مریخ به توانایی ما در تبدیل ریسک به نوآوری بستگی دارد؛ اگر بتوانیم مصالحی بسازیم که به‌صورت خودکفا در مریخ تولید شوند، راه برای سکونت طولانی‌مدت انسان‌ها در سیاره سرخ هموار خواهد شد.

منابع: azobuild، fastcompany