3D打印月球基地可以使用宇航员尿液作为关键成分

欧洲航天局正在探索如何将宇航员尿液重新用作有价值的建筑材料，从而有可能实现更坚固的 3D 打印月球基地等。该研究发表在《清洁生产杂志》上，重点是使用通常需要处理的废物副产品，并使其更有用。

与 NASA 一样，ESA 也有在月球上建造建筑物，甚至在那里建立一群宇航员的雄心。当然，挑战在于这种建筑需要原材料。尽管已经有几个项目探索 3D 打印作为一种快速灵活地构建各种结构的方法，但避免必须从地球运送该过程所需的材料可以使该过程变得更加容易。

这个想法是使用一种所谓的月球地质聚合物混合物，一种类似混凝土的物质，可以通过 3D 打印机挤出并凝固成固体用于建筑。不过，一种必要的成分是某种增塑剂。通常是萘或聚羧酸盐，用于减少混合物中对水的需求。

虽然月球自身的土壤——也称为月球风化层——可以形成大部分印刷材料，但传统的增塑剂需要从地球上运来。NASA 估计将一磅材料送入轨道的成本约为 10,000 美元，这对于任何有用的月球基地来说都是不切实际的。

相比之下，尿素是人类尿液中含量第二丰富的成分——第一个是水——欧洲航天局的新研究表明，它实际上是一种很好的增塑剂。尿素不仅可以分解氢键并降低流体粘度，尿液中的钙矿物质还可以改善月球地质聚合物的固化过程。

“希望宇航员的尿液基本上可以在未来的月球基地使用，只需对含水量进行微调，”该研究的发起人和合著者 Marlies Arnhof 以及欧空局高级概念团队的回忆，解释。“这是非常实用的，并且避免了使太空中复杂的水回收系统进一步复杂化的需要。”

平均而言，每位宇航员每天产生超过 3 品脱的液体废物。这使得它便宜且易于获得，但它在混合中也非常有效。样品是使用模拟的月球土壤创建的，并经受真空和冻融循环，复制了月球混凝土在月球上可能面临的那种条件。

欧空局团队发现，使用尿素的样品在混合后不久就可以承受很大的重量，而对其形状几乎没有影响。这是关键，因为 3D 打印可以有效地自下而上地将结构分层。

记住，还有工作要做。对更极端条件的进一步测试有待进行，ESA 需要探索月球风化层地质聚合物如何承受陨石轰击和高辐射水平等问题。他们还在研究在月球上发现的玄武岩纤维可用于加固月球混凝土的可能性，使其更坚固，并增加可能生产的形状和结构的灵活性。