Už mnoho let sní vědci o vybudování stálých staveb na okolních planetách. Jejich plán jim ale dlouho komplikoval chybějící materiál. Aby totiž mohly vzniknout pevné konstrukce, které vydrží i v extrémních podmínkách, je k tomu potřeba velké množství cementu. Tolik ho však současná kosmická plavidla v žádném případě dopravit nezvládnou, a tak se výzkumníci snaží vymyslet způsob, jak využívat materiál přímo z povrchu Měsíce či Marsu.
„Pokud máme žít a pracovat na jiných planetách, musíme vytvořit beton. Nemůžeme ho ale dovážet v pytlích, musíme využívat místní zdroje,“ cituje web Univerzity v Delaware svého experta na chemické a biomolekulární inženýrství Normana Wagnera.
Klíčové jsou geopolymery
Vědci jsou přesvědčeni, že vhodný materiál již našli. Mají jím být jílovité vrchní vrstvy půdy, které se nacházejí na obou zmíněných vesmírných tělesech. Americký výzkumný tým nedávno použil pozemské jíly s podobnými vlastnostmi k výrobě geopolymerního cementu, jenž je považován za vhodnou náhradu konvenčního cementu.
Geopolymery přitom nejsou nijak vzácné, nacházejí se v půdě po celém světě. Patří mezi anorganické polymery a jsou tvořeny hlinitokřemičitanovými minerály. Aby ale bylo možné vytvořit silné pojivo, musí se jíl smíchat s rozpouštědlem s vysokým pH, jako je třeba křemičitan sodný. To následně umožňuje hliníku a křemíku reagovat a vytvořit tak strukturu velmi podobnou cementu.
Aby výzkumníci pochopili, jaký konkrétní materiál se pro dané účely hodí nejvíce, bylo z jejich strany zapotřebí provést celou řadu experimentů. „Když z povrchu planety vzlétá raketa, tlačí na přistávací plochu velká hmotnost a beton to musí vydržet. Pevnost materiálu při vysokém tlaku je tedy pro nás velmi důležitá,“ dodává Wagner s tím, že pár vzorků, které tyto podmínky splňují, se jemu a jeho kolegům skutečně vyrobit podařilo.
Problémem je nízká teplota i vakuum
Vzorky už výzkumníci otestovali v odlišných prostředích. Cílem bylo nasimulovat různé podmínky ve vesmíru, včetně vakua a extrémně nízkých či vysokých teplot. Geopolymerní cement se jim přitom podařilo vytvořit hned z několika vzorků najednou. Při svých experimentech rovněž zjistili, že pevnost cementu se ve vakuu snížila. To bylo patrné hlavně při srovnání se vzorky, které byly vyrobeny při pokojové teplotě i tlaku.
Řečeno jinak, pokud bude nutné vytvořit opravdu odolný cement, pravděpodobně se takový proces neobejde bez komplikovanějších výrobních metod. „Abychom zajistili, že bude cement tak pevný, jak to jen bude možné, bude zapotřebí materiály odlévat v prostředí s vysokým tlakem. V opačném případě si vystačíme i s běžným vakuem,“ uvedla Jennifer Millsová, která se v delawarském týmu zabývá pozemskými geopolymery.
Kromě vzduchoprázdna se vědci museli vypořádat i s nízkými teplotami, jež snižují schopnost materiálů navzájem reagovat. Geopolymery bude proto nutné předem zahřát nebo k nim přidat jinou chemickou látku, která reakci umožní. Velkou výhodou tohoto řešení je naopak skutečnost, že k výrobě cementu je potřeba jen velmi málo materiálů dopravených ze Země. To je příhodné hlavně s ohledem na maximální nosnost raket.
Kromě vesmírného využití může geopolymerní cement najít uplatnění přirozeně i na stavbách na naší planetě. Ve srovnání s konvenčním cementem totiž může být vytvořen z širší škály materiálů a jako takový navíc vyžaduje méně vody. To by se mohlo hodit hlavě v oblastech, kde je vláhy opravdu nedostatek.
