Yeni dökülmüş beton sıfır yerçekiminde nasıl davranır? Ve bu, dünyadaki çevrenin korunmasına nasıl katkıda bulunabilir? Alman ESA astronotu Matthias Maurer, 2022 Şubat ayının başlarında Uluslararası Uzay İstasyonu ISS’de bu soruların yanıtlarını aradı. Duisburg-Essen Üniversitesi ve “Kozmik Öpücük” misyonunun bir parçası olarak gerçekleşir.
Küresel karbondioksit (CO₂) emisyonları yaklaşık 38 gigatondur (38.000.000.000 ton). Bunun üç gigaton’u yalnızca çimento imalatında üretiliyor. Çimento ise şu anda en önemli yapı malzemesi olan betonun temel bileşenidir. Modern süreçlerle beton kullanımını optimize etmek mümkün olursa, bu iklim dengesinin iyileştirilmesine katkıda bulunacaktır.
DLR Enstitüsü’nden Prof. Matthias Sperl, “Bir malzeme olarak beton, insanlık tarafından binlerce yıldır biliniyor ve bizim için hala pek çok gizem barındırıyor. ISS’de Matthias Maurer ile bu soruların bazılarına açıklık getirmek istiyoruz” diyor. Uzayda Malzeme Fiziği.
ISS’de neden somut araştırmalar yapılıyor?
Beton, uzay yolculuğu ile ilişkili bir malzeme değildir. Bununla birlikte, kalıcı ağırlıksızlık nedeniyle, ISS’de uzay yolculuğu, malzemelerin davranışlarına ilişkin, dünyadaki laboratuvarlarda yalnızca çok sınırlı bir ölçüde mümkün olan içgörüler sağlar.
Betonun dayanımı için karışım oranı ve donatıların (takviye) yanı sıra malzemenin sertleşmesi de belirleyicidir. Kürlenme süreci, beton içindeki bileşenlerin düzenini ve hapsolmuş hava kabarcıklarının dağılımını belirler.
Sertleşme, Dünya’daki yer çekiminden güçlü bir şekilde etkilenir. Bu nedenle, sinterlenmiş kireçtaşı ve kil artı kum ve su karışımının bu etki olmadan nasıl davrandığını araştırmak malzeme araştırmaları için büyük ilgi görmektedir. Bu, kimyasal ve fiziksel süreçlerin daha iyi anlaşılmasını sağlar. Bu bulgular, sonuçta değerli kaynakları koruyan optimize edilmiş karıştırma oranları için kullanılabilir.
Betonun sertleşme ve kuruma süreci haftalar ve aylar alabilir. Uluslararası Uzay İstasyonu ISS ile ilgili araştırmaların bu kadar önemli olmasının nedeni budur, çünkü yalnızca burada uzun vadede aynı sıfır yerçekimi (G) koşulları geçerlidir.
Matthias Maurer’in deneylerinden elde edilen veriler, dünya laboratuvarlarında yapılacak ileri araştırmalar için de temel ve referans değerler sağlıyor. Burada, kısa bir süre için “klinostat” denilen yapay ağırlıksızlık yaratılır.
Üniversitenin Beton Yapılar Enstitüsü’nden (IfM) Prof. Martina Schnellenbach-Held, “Ağırlıksızlığı simüle etmeyi başarırsak, gelecekte çok sayıda test daha hızlı, kolay ve uygun maliyetli bir şekilde gerçekleştirilebilir” diye açıklıyor. Duisburg-Essen. O ve ekibi, ISS için katı güvenlik gereksinimlerini karşılayan özel bir beton mikseri geliştirerek deneyi mümkün kıldı. Bu sadece bir el büyüklüğündedir – beton elle karıştırılır.
Ay ve Mars’ta nasıl inşa edilir
“MASON” (betonda ağırlıksızlıkta malzeme araştırması) dünyevi uygulamalara rağmen kozmik bir bileşene sahiptir. İnsanlık, Ay’da veya Mars’ta kalıcı bir varlık kurma planlarını gerçekleştirirse, istasyonların sağlam malzemeden yapılması gerekir. Bu öncelikle küçük göktaşlarına ve kozmik radyasyona karşı koruma sağlar.
Dünyadaki inşaat projelerinde binaların statiğini hesaplamak için kullanılan formüller her zaman 1 G’lik yerçekimi kuvvetine dayanır. Ancak Ay’da yerçekimi altıda bir daha düşüktür ve basit bir dönüşümün kararlı bir yer çekimine yol açacağı kesin değildir. yapı. Dolayısıyla MASON kapsamında elde edilen veriler, kelimenin tam anlamıyla önemli bir yapı taşıdır.
Betonun temel bileşenleri Ay ve Mars’ta mevcut değil, bu nedenle Astronot Maurer yapay olarak üretilmiş ay tozundan yapılmış örnekleri de inceliyor.
Küresel karbondioksit (CO₂) emisyonları yaklaşık 38 gigatondur (38.000.000.000 ton). Bunun üç gigaton’u yalnızca çimento imalatında üretiliyor. Çimento ise şu anda en önemli yapı malzemesi olan betonun temel bileşenidir. Modern süreçlerle beton kullanımını optimize etmek mümkün olursa, bu iklim dengesinin iyileştirilmesine katkıda bulunacaktır.
DLR Enstitüsü’nden Prof. Matthias Sperl, “Bir malzeme olarak beton, insanlık tarafından binlerce yıldır biliniyor ve bizim için hala pek çok gizem barındırıyor. ISS’de Matthias Maurer ile bu soruların bazılarına açıklık getirmek istiyoruz” diyor. Uzayda Malzeme Fiziği.
ISS’de neden somut araştırmalar yapılıyor?
Beton, uzay yolculuğu ile ilişkili bir malzeme değildir. Bununla birlikte, kalıcı ağırlıksızlık nedeniyle, ISS’de uzay yolculuğu, malzemelerin davranışlarına ilişkin, dünyadaki laboratuvarlarda yalnızca çok sınırlı bir ölçüde mümkün olan içgörüler sağlar.
Betonun dayanımı için karışım oranı ve donatıların (takviye) yanı sıra malzemenin sertleşmesi de belirleyicidir. Kürlenme süreci, beton içindeki bileşenlerin düzenini ve hapsolmuş hava kabarcıklarının dağılımını belirler.
Sertleşme, Dünya’daki yer çekiminden güçlü bir şekilde etkilenir. Bu nedenle, sinterlenmiş kireçtaşı ve kil artı kum ve su karışımının bu etki olmadan nasıl davrandığını araştırmak malzeme araştırmaları için büyük ilgi görmektedir. Bu, kimyasal ve fiziksel süreçlerin daha iyi anlaşılmasını sağlar. Bu bulgular, sonuçta değerli kaynakları koruyan optimize edilmiş karıştırma oranları için kullanılabilir.
Betonun sertleşme ve kuruma süreci haftalar ve aylar alabilir. Uluslararası Uzay İstasyonu ISS ile ilgili araştırmaların bu kadar önemli olmasının nedeni budur, çünkü yalnızca burada uzun vadede aynı sıfır yerçekimi (G) koşulları geçerlidir.
Matthias Maurer’in deneylerinden elde edilen veriler, dünya laboratuvarlarında yapılacak ileri araştırmalar için de temel ve referans değerler sağlıyor. Burada, kısa bir süre için “klinostat” denilen yapay ağırlıksızlık yaratılır.
Üniversitenin Beton Yapılar Enstitüsü’nden (IfM) Prof. Martina Schnellenbach-Held, “Ağırlıksızlığı simüle etmeyi başarırsak, gelecekte çok sayıda test daha hızlı, kolay ve uygun maliyetli bir şekilde gerçekleştirilebilir” diye açıklıyor. Duisburg-Essen. O ve ekibi, ISS için katı güvenlik gereksinimlerini karşılayan özel bir beton mikseri geliştirerek deneyi mümkün kıldı. Bu sadece bir el büyüklüğündedir – beton elle karıştırılır.
Ay ve Mars’ta nasıl inşa edilir
“MASON” (betonda ağırlıksızlıkta malzeme araştırması) dünyevi uygulamalara rağmen kozmik bir bileşene sahiptir. İnsanlık, Ay’da veya Mars’ta kalıcı bir varlık kurma planlarını gerçekleştirirse, istasyonların sağlam malzemeden yapılması gerekir. Bu öncelikle küçük göktaşlarına ve kozmik radyasyona karşı koruma sağlar.
Dünyadaki inşaat projelerinde binaların statiğini hesaplamak için kullanılan formüller her zaman 1 G’lik yerçekimi kuvvetine dayanır. Ancak Ay’da yerçekimi altıda bir daha düşüktür ve basit bir dönüşümün kararlı bir yer çekimine yol açacağı kesin değildir. yapı. Dolayısıyla MASON kapsamında elde edilen veriler, kelimenin tam anlamıyla önemli bir yapı taşıdır.
Betonun temel bileşenleri Ay ve Mars’ta mevcut değil, bu nedenle Astronot Maurer yapay olarak üretilmiş ay tozundan yapılmış örnekleri de inceliyor.