La Nasa nello spazio ha prodotto il primo cemento

Gli umani per i prossimi insediamenti sulla Luna o su Marte, dovranno costruire luoghi sicuri in cui vivere e lavorare. Il cemento materiale da costruzione più usato sulla Terra potrebbe essere la risposta. È abbastanza forte e durevole da fornire protezione dalle radiazioni cosmiche e dai meteoriti, potrà essere disponibile utilizzando materiali che si trovano su questi corpi celesti.
Il calcestruzzo è una miscela di sabbia, ghiaia e rocce unite insieme a una pasta a base di acqua e polvere di cemento. Il procedimento anche se sembra semplice è piuttosto complesso, gli scienziati si pongono ancora domande sulla chimica e sulle strutture microscopiche coinvolte e su come i cambiamenti di gravità possono influenzare il processo.
La recente sperimentazione sulla Stazione Spaziale Internazionale per aiutare a rispondere a queste domande ha esaminato la solidificazione del cemento in microgravità. I ricercatori per il progetto Microgravity Investigation of Cement Solidification (MICS), per la prima volta hanno mescolato silicato tricalcico (C3S) e acqua al di fuori della gravità terrestre. Il C3S, il principale componente minerale del cemento più disponibile in commercio, controlla molte delle sue reazioni chimiche e proprietà. MICS ha esaminato se il cemento solidificante in microgravità avrebbe prodotto microstrutture uniche, ha fornito un primo confronto dei campioni di cemento trattati sul terreno e in microgravità.
I ricercatori hanno riportato i loro risultati in un articolo pubblicato su Frontiers in Materials, “Microgravity Effect on Microstructural Development of Tri-calcium Silicate (C3S) Paste.
Aleksandra Radlinska, ricercatore principale della Pennsylvania State University, ha detto:
«Gli esseri umani e le attrezzature in missione sulla Luna e su Marte dovranno essere protetti da temperature e radiazioni estreme, l’unico modo per farlo è costruire infrastrutture su questi ambienti extraterrestri: un’idea è di costruire nello spazio con un materiale simile al cemento. Il calcestruzzo è molto robusto, offre una protezione migliore di molti materiali».
I ricercatori hanno detto che un altro vantaggio rilevante del calcestruzzo è che gli esploratori potrebbero teoricamente produrlo con le risorse disponibili su quei corpi extraterrestri, come la polvere sulla Luna, nota anche come regolite lunare. Ciò eliminerebbe la necessità di trasportare materiali da costruzione sulla Luna o su Marte, riducendo significativamente i costi.
Gli scienziati sanno come si comporta e s’indurisce il calcestruzzo sulla Terra, ma ancora non conoscono se il processo è lo stesso nello spazio. Aleksandra Radlinska ha detto:
«Come s’indurisce? Quale sarà la microstruttura? Queste sono le domande cui stiamo cercando di rispondere».
I ricercatori hanno creato una serie di miscele che variavano il tipo di cemento in polvere, il numero e il tipo di additivi, la quantità di acqua e il tempo d’idratazione. I grani di cemento in polvere quando si dissolvono in acqua, modificano la loro struttura molecolare. I cristalli si formano in tutta la miscela e s’incastrano l’uno con l’altro.
I campioni trattati sulla Stazione Spaziale Internazionale alla prima valutazione mostrano notevoli cambiamenti nella microstruttura del cemento rispetto a quelli trattati sulla Terra. La differenza primaria è stata l’aumento della porosità, o la presenza di più spazi aperti.
Aleksandra Radlinska ha aggiunto:
«L’aumento della porosità ha un impatto diretto sulla resistenza del materiale, dobbiamo ancora misurare la resistenza del materiale formatosi nello spazio. Il calcestruzzo anche se è stato usato per tanto tempo sulla Terra, ancora non si comprende tutti gli aspetti del processo d’idratazione. Ora sappiamo che ci sono alcune differenze tra i sistemi basati sulla Terra e quelli basati sullo spazio, possiamo esaminare queste differenze per vedere quali sono i benefici e quali sono gli effetti dannosi per l’uso di questo materiale nello spazio».
L’ambiente di microgravità della Stazione Spaziale Internazionale è fondamentale per questi primi studi su come il cemento può idratarsi sulla Luna e su Marte. La centrifuga di bordo può simulare i livelli di gravità di questi corpi extraterrestri, cosa non possibile sulla Terra. La valutazione di campioni di cemento contenenti particelle lunari simulate elaborate a bordo del laboratorio orbitante a diversi livelli di gravità è attualmente in corso.
Aleksandra Radlinska in conclusione ha detto:
«Dimostrare che il calcestruzzo può indurire e svilupparsi nello spazio rappresenta un passo importante verso quella prima struttura costruita sulla Luna utilizzando materiali provenienti dalla Luna. Abbiamo confermato l’ipotesi che questo può essere fatto. Ora possiamo fare i prossimi passi per trovare leganti specifici per lo spazio e per i livelli di gravità variabili su Marte».

Pino Silvestri

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Pino Silvestri, blogger per diletto, fondatore, autore di Virtualblognews, presente su Facebook e Twitter.
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