Mars er leveringsdygtig i gode byggematerialer
more_vert
close
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Mars er leveringsdygtig i gode byggematerialer

Et hold fra Pennsylvania State University deltog i 2017 i fase 2 af Nasas 3D-Printed Habitat Challenge for byggeri på Mars med materialer, der kan fremstilles lokalt. Illustration: Nasa/Joel Kowsky

Hvordan skal man bygge boliger på Mars til kommende civilisationer?

Det vil Nasa gerne have gode bud på, så de har udskrevet en konkurrence om den bedste print-byggeteknologi til 3D-print på Mars med udgangspunkt i de materialer, der er let tilgængelige på planeten.

Tredje fase af 3D Printed Habitat Challenge er nu åben. Forslag, der skal konkurrere om en samlet præmiesum på to millioner dollars, skal indsendes inden 15. februar.

De to første faser, afsluttet i 2015 og 2017, var rettet mod henholdsvis konceptuelle arkitektoniske design og fremstilling af strukturelle komponenter.

Opgaven går denne gang ud på at fremstille levesteder i lille skala ud fra lokale materialer.

Ud over byggematerialer fremstillet af støvlaget på Mars er der også overvejelser om at lave bygninger af is. Illustration: Nasa/Mars Ice House

»Det koster i omegnen af 25.000 kr. at sende et kilogram materiale i et lavt kredsløb om Jorden og mange gange mere at sende det til Mars, så det vil være økonomisk ruinerende og logistisk set umuligt at sende byggematerialer til Mars,« fortæller Robert P. Mueller fra Nasas Swamp Works innovationslaboratorium ved Kennedy Space Center i Florida til Chemical Engineering News. Swamp Works står for konkurrencen i samarbejde med Bradley University i Ohio.

På Jorden er beton det foretrukne byggemateriale. Det består af knust klippe og sand blandet med Portland-cement og vand. Cementen, som består af kalksten og ler, vil i en reaktion med vand danne en forbindelse, som binder sig til klippematerialet, og som bliver stærkere, når den hærder.

Overfladen af Mars er dækket af støvet, pulveriseret klippemateriale – såkaldt regolit – der er aflejret over milliarder af år gennem nedslag af bl.a. asteroider. Der er endnu ikke bragt prøver hjem fra Mars, men materialesammensætningen af Mars-regolitten er kendt fra gaskromatografi, massespektroskopi og laserspektroskopi fra forskellige rummissioner. Den består primært af siliciumdioxid, jernoxid, aluminiumoxid, calciumoxid og svovloxid.

Nasas Johnson Space Center har fremstillet et marsagtigt materiale, JSC Mars-1a simulant, ud fra basalt fra en vulkan på Hawaii, der har nogenlunde samme sammensætning.

Høj styrke

Professor Yu Qiaos ved University of California, San Diego viste i 2017, at det er muligt at sammenpresse JSC Mars-1a til et kompakt materiale uden brug af andre ingredienser.

I en videnskabelig artikel i Nature-tidsskriftet Scientific Reports har Yu Qiao forklaret, at nanopartikler af jernoxid fungerer som bindingsmateriale, da de rene og jævne flader på nanopartiklerne let binder til sig hinanden under et kortvarigt tryk, der svarer til at tabe en 5 kg tung hammer ned på et gulv.

Bindingen er muligvis en kombination af van der Waal-kræfter og atombindinger, men det skal undersøges nærmere.

Tætheden af et materiale beskrives med gaspermeabiliteten, som har SI-enhed af m². Det sammenpressede marssimulant har en gaspermeabilitet (nitrogen), som er 10^-16 m² – næsten som klippemateriale.

De fremstillede mursten har en trykstyrke på 30-50 MPa. Beton til byggeri har typisk en styrke op til 35 MPa, men højere styrker kan let opnås.

Mursten fremstillet direkte ved sammenpresning af materiale svarende til overflade­materialet på Mars er her blevet testet for at finde brudstyrken. Illustration: Jacob School of Engineering/UC San Diego

Gianluca Cusatis fra North­western University i Illinois har i tidsskriftet Construction and Building Materials beskrevet en blanding af JSC Mars-1a med svovl, som findes i ret store mængder på Mars.

Blandes smeltet svovl og marssimulanten i forhold 1:3 eller 1:1, opnår man et materiale med en styrke på 50-60 MPa, som er særdeles velegnet. Selv om svovlbeton er velkendt, er den opnåede styrke overraskende stor, og forskerne kender stadig ikke den præcise forklaring herpå. Cusatis spekulerer på, om forklaringen er kemiske bindinger mellem svovl og jernoxid.

Svovlbeton har i øvrigt det problem, at det ikke er et varmebestandigt bindingsmateriale, men vil smelte ved brand.

I Robert Muellers Nasa-laboratorium afprøver man polymerer som højdensitet polyethylen (HDPE) som bindingsmateriale. Han mener, det forholdsvis let burde kunne fremstilles på Mars ud fra carbon­dioxid (CO2) i atmosfæren og hydrogen fra vand i undergrunden.

Så hvilke materialer, et byggemarked på Mars med tiden vil markedsføre, er stadig noget usikkert – men de vil helt sikkert være lokale.