Urin kan bli byggemateriale på månen

Orion, det nye månefartøyet, og bæreraketten den skal skytes opp med, Space Launch System, er nesten ferdige.

Men denne gang blir de bemannete romferdene, kalt Artemis, til månen bare de første stegene mot en permanent base der.

Denne basen skal brukes til å undersøke hvilke ressurser som finnes på månen, og i hvor store mengder. Vitenskapelige eksperimenter og teknologiske tester som bare kan gjøres på månen vil også bli utført på månebasen.

Ikke minst vil det romorganisasjonene lærer av å bygge og drive en base på månen, forberede astronautene for ferder enda lenger ut i rommet. Norske bedrifter er med.

Betong av månestøv

Men på månen vil astronautene og romorganisasjonene måtte bruke de ressursene som finnes der, for å redusere mengden materiale og utstyr som må skytes opp fra jorda.

Derfor vil en base på månen måtte bygges av regolitt, det finkornete materialet som dekker månen.

Etterlikning av regolitt, det finkornete materiale som dekker månens overflate. Foto: ESA

For å gjøre regolitt om til et byggemateriale som likner på betong, trengs vann og noe som gjør blandingen mer formbar og sterkere.

Vanligvis brukes kjemiske forbindelser som naftalen eller polykarboksylat til dette. Men nå viser forsøk blant annet utført av forskere ved Høgskolen i Østfold i Fredrikstad, at også urea kan benyttes til dette formålet.

Mest formbar og sterkest

Urin fra mennesker inneholder mest vann, deretter urea. Siden hver månefarer vil skille ut i snitt 1,5 liter væske hver dag, kan urea være den beste forbindelsen til å gjøre månebetong både formbar og sterk.

På jorda fremstilles urea i industriell skala, og brukes som gjødsel samt i ulike kjemiske og farmasøytiske stoffer.

Månebetong med urea var både mer formbar og sterkere enn andre blandinger for 3D-printing. Foto: ESA/S. Pilehvar

For å teste urea som byggemateriale, blandet forskerne kunstig regolitt laget på jorda med vann og tre prosent urea. Denne nye betongblandingen ble så brukt til å 3D-printe ulike former.

Betongblandingen med urea viste seg å være både sterk og formbar. Den beholdt formen selv da en vekt ti ganger tyngre enn betongblandingen ble lagt oppå den.

Utprøvd i romliknende miljø

Forskerne laget også månebetongblandinger med naftalen, polykarboksylat og bare vann. Av disse var betongblandingen med urea den som både var mest formbar og sterkest etter størkning.

Månebetongen med urea ble også testet for å se om den klarte seg i det utfordrende miljøet som rommet er.

En fremtidig base på månen kan legges i tunneler gravd ut av lava som beskyttelse mot kosmisk stråling, meteoritter og den lave temperaturen. Grafikk: ESA

Derfor ble alle månebetongblandingene utsatt for vakuum og flere runder med frysing og tining for å etterlikne de store temperaturforskjellene mellom dag og natt på månen.

Her svinger temperaturen fra iskalde minus 171 grader til glovarme 114 grader Celsius. Betongblandingene taklet fra minus 80 til 114 grader Celsius.

Tester nå med urin

Dette prosjektet var et tett samarbeid mellom forskere ved ESAs senter ESTEC i Nederland, samt universiteter og høyskoler i Norge, Spania og Italia.

- Det gjorde at vi kunne undersøke denne litt risikable idéen som kan gi verdifulle resultater, ikke bare til bruk i rommet, men også for ulike formål på jorda, sier Shima Pilehvar, førsteamanuensis ved Avdeling for ingeniørfag ved Høgskolen i Østfold i Fredrikstad.

- For eksempel kan forsøket gi bedre oppskrifter på uorganiske polymerer som kan brukes til industriell 3D-printing, og som tåler både ild og varme, sier Pilehvar.

Nå jobber forskerne med å bruke urin i stedet for urea i månebetongblandingen, for å se om det endrer egenskapene dens.

- Når månebetongen størkner forsvinner all lukt. Siden astronauter har svært god helse, vil de ikke ha infeksjoner som kan komme ut i urinen, sier Pilehvar.

Planen er at månebetongen skal først brukes til å bygge plattformer og garasjer, og senere husvære for mennesker.

Forskningssamarbeidet undersøker nå hvordan fibre av basalt, som kan fremstilles av materialer som finnes på månen, kan gjøre månebetongen av enda sterkere og beskytte mot kosmisk stråling og mikrometeoritter.

Kontakt

Shima Pilehvar – Førsteamanuensis – Avdeling for ingeniørfag – Høgskolen i Østfold - 696 08 679