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Artículo publicado el 5 de enero de 2016 en Technology Review

Si vamos a colonizar Marte, necesitaremos edificios en los que vivir y trabajar. Los investigadores han creado un hormigón sólido y barato a partir del suelo marciano.

Existe un creciente interés por enviar humanos a Marte. Distintas agencias espaciales han empezado a estudiar los numerosos problemas que presentaría tal misión, no siendo el menor de ellos el de proteger a los humanos durante dicho trayecto.

Antiguo flujo de agua en Marte

El terreno marciano podría usarse para fabricar hormigón Crédito: NASA

Pero una vez que los humanos lleguen al Planeta Rojo, necesitarán edificios de calidad en los que vivir y trabajar. Pueden llevar consigo ciertas estructuras, pero sólo serían una solución temporal. Los primeros colonos tendrán que buscar rápidamente una forma de construir estructuras usando los propios recursos del planeta. Pero, ¿cómo?

Hoy tenemos una respuesta gracias al trabajo de Lin Wan y sus colegas de la Universidad Northwestern. Estos chicos han descubierto cómo hacer hormigón marciano usando materiales que están ampliamente disponibles en Marte y, lo más importante, este hormigón puede hacerse sin necesidad de agua, que será un recurso precioso en el Planeta Rojo.

El material clave para la construcción será el azufre, dice el equipo de Northwestern. La idea básica es calentar el azufre a unos 240 °C de forma que se convierta en líquido, mezclarlo con el suelo marciano, que actúa como aglomerante, y luego dejarlo enfriar. El azufre se solidifica, uniendo el aglomerante, y creando hormigón. Voilá — hormigón marciano.

Por supuesto, la idea de usar azufre para unir el aglomerante no es nueva. Los ingenieros han estado experimentando con este tipo de material durante, al menos, un siglo y encontraron inicialmente que un hormigón basado en azufre tenía sus propios problemas.

Para empezar, conforme se enfría el azufre, se solidifica formando azufre monoclínico, que luego se transforma en azufre ortorrómbico, el alótropo estable a temperaturas más bajas. Pero también mengua durante este proceso, y esta disminución de tamaño crea cavidades y puntos débiles que debilitan seriamente el material.

Es más, en la década de 1970 los científicos de los materiales estudiaron la posibilidad de usar hormigón de azufre para construir bases en la Luna. Rápidamente se dieron cuenta de que, en el vacío, el azufre su sublima — se convierte directamente de sólido en gas. Por lo que cualquier hormigón de azufre en la Luna rápidamente desaparecería.

Por tanto, una pregunta importante es si el hormigón de azufre puede ser lo bastante sólido y duradero como para ser de utilidad en Marte.

Para calcularlo, Wan y sus colegas fabricaron un poco. Simularon el suelo marciano, principalmente de dióxido de silicio y óxido de aluminio, con otros compuestos, como el óxido de hierro, el dióxido de titanio, etc. También realizaron pruebas con distintos tamaños de las partículas de este aglomerante.

Las pruebas fueron sencillas. Habiendo mezclado el aglomerante en distintos porcentajes con azufre fundido, permitieron que las muestras se enfriasen para formar ladrillos y midieron las propiedades físicas de los materiales resultantes, tales como su fuerza compresiva y mecanismos de fallo. También analizaron químicamente la mezcla y simularon su comportamiento.

Los resultados son una lectura interesante. Resulta que usar un aglomerante de partículas pequeñas reduce la formación de huecos, lo que aumenta significativamente la fuerza del material. “La mejor mezcla para producir hormigón marciano es un 50% de azufre y un 50% de suelo marciano con un aglomerante de tamaño máximo de 1 milímetro”, comentan.

Y es un material muy sólido, alcanzando una fuerza que supera los 50 MPa, particularmente si se comprime durante el fraguado para reducir la formación de huecos. Esta fuerza también es, en parte, resultado de los enlaces químicos entre el azufre y el suelo marciano. En comparación, los estándares de construcción residencial en la Tierra requieren un hormigón con una fuerza de compresión de unos 20 MPa.

Wan y sus colegas también dicen que las condiciones atmosféricas en Marte son adecuadas para este material. “Tanto la presión atmosférica como el rango de temperaturas en Marte son adecuados para albergar estructuras de hormigón de azufre”, comentan.

Y hay otra serie de ventajas. El hormigón marciano puede reciclarse directamente calentándolo, de forma que se funda el azufre y pueda usarse repetidas veces. También es de fraguado rápido, fácilmente manejable y extremadamente barato en comparación con los materiales transportados desde la Tierra.

Es un trabajo interesante. Significa que las primeras estructuras permanentes en Marte serían de una fabricación bastante sencilla. Todo lo que necesitamos ahora es una nueva generación de arquitectos para diseñar los edificios hechos de hormigón marciano que serían estructuras adecuadas para que los humanos vivan y trabajen en ellas.

El tiempo está de su lado. Las primeras misiones humanas a Marte están a muchos años vista. Pero es posible que los primeros humanos que vivan en estas estructuras ya hayan nacido y actualmente crezcan en unos edificios muy distintos de la Tierra.

Referencias

arxiv.org/abs/1512.05461: A Novel Material for In Situ Construction on Mars: Experiments and Numerical Simulations

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