Astronauten stellen zum ersten Mal Zement im Weltraum her

Wissenschaftler untersuchen, ob sich Raumstrukturen aus lokal bezogenem Zement herstellen lassen.

Betonherstellung Weltall
Betonherstellung im Weltall geglückt

Wenn Menschen in den Weltraum kommen, brauchen sie einen Platz zum Leben. Damit ein solcher Ort lebensfähig ist, wäre auf der Erde hergestellter Zement ideal. Aber könnte er auch im Weltraum hergestellt werden?

Beton im Raum

Das ist die Frage, die eine kürzlich durchgeführte Untersuchung über die Internationale Raumstation untersucht hat. Die Astronauten führten eine Zementverfestigung in der Mikrogravitation durch, um zu sehen, wie sie ausfiel.

„Bei Missionen zum Mond und zum Mars müssen Menschen und Ausrüstung vor extremen Temperaturen und Strahlung geschützt werden, und der einzige Weg, dies zu erreichen, ist der Aufbau von Infrastrukturen auf diesen extraterrestrischen Umgebungen“, sagte die Hauptforscherin Aleksandra Radlinska von der Pennsylvania State University. „Eine Idee ist das Bauen mit einem betonähnlichen Material im Weltraum. Beton ist sehr stabil und bietet einen besseren Schutz als viele andere Materialien“.

Das Projekt trug den Namen Mikrogravitationsuntersuchung der Zementverfestigung (Microgravity Investigation of Cement Solidification, MICS) und die Forscher mischten zum ersten Mal Trikalziumsilikat (C3S) und Wasser außerhalb der Schwerkraft der Erde. MICS untersuchte, ob die Erstarrung von Zement in der Mikrogravitation zu einzigartigen Mikrostrukturen führen würde.

Sie lieferte auch den ersten Vergleich von Zementproben, die am Boden und in der Mikrogravitation verarbeitet wurden. Wissenschaftler wissen so ziemlich alles, was es über Beton auf der Erde zu wissen gibt, aber sie wissen noch nicht, was mit dem Material im Weltraum geschieht.

„Wie wird es sich verhärten? Wie wird die Mikrostruktur sein“, sagte Radlinska. „Das sind die Fragen, die wir zu beantworten versuchen.“

Die Forscher untersuchten eine Reihe von Mischungen, die die verschiedenen für die Zementherstellung erforderlichen Elemente variierten. Bei der ersten Auswertung unterschieden sich die auf der Raumstation verarbeiteten Proben stark von denen, die auf der Erde verarbeitet wurden.

Erhöhte Porosität

Ein solcher primärer Unterschied war das Vorhandensein von mehr offenen Räumen. „Erhöhte Porosität hat direkten Einfluss auf die Festigkeit des Materials, aber wir müssen noch die Festigkeit des raumgeformten Materials messen“, sagte Radlinska.

„Auch wenn Beton auf der Erde schon so lange verwendet wird, verstehen wir noch immer nicht unbedingt alle Aspekte des Hydratationsprozesses. Jetzt wissen wir, dass es einige Unterschiede zwischen erd- und weltraumgestützten Systemen gibt, und wir können diese Unterschiede untersuchen, um zu sehen, welche für die Verwendung dieses Materials im Weltraum vorteilhaft und welche nachteilig sind“, sagte Radlinska. „Außerdem befanden sich die Proben in versiegelten Beuteln, so dass sich die Frage stellt, ob sie in einer offenen Weltraumumgebung zusätzliche Komplexitäten aufweisen würden“, so Radlinska.

Die Forscher werten nun Zementproben aus, die simulierte Mondpartikel enthalten. Der Nachweis, dass Beton im Weltraum entwickelt werden kann, war jedoch ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur ersten Struktur, die auf dem Mond mit Materialien vom Mond gebaut wurde.

„Wir haben die Hypothese bestätigt, dass dies möglich ist“, sagte Radlinska. „Jetzt können wir die nächsten Schritte unternehmen, um Bindemittel zu finden, die spezifisch für den Weltraum und für unterschiedliche Gravitationsniveaus sind, von Null g bis Mars g und dazwischen“.

Die Ergebnisse wurden in einem Papier vorgelegt, das in Frontiers in Materials veröffentlicht wurde.