एक थप्पड़-स्टिक कॉमेडी shtick की तरह क्या लगता है वास्तव में ठोस विज्ञान है। भविष्य में निवास, अन्य संरचनाओं, और चंद्रमा और मंगल पर एक स्थायी उपस्थिति के साथ मानवता के अंतरिक्ष-किराए के भविष्य के साथ, अंतरिक्ष में कंक्रीट का मिश्रण करना गंभीर व्यवसाय है। नासा के पास MICS नामक अध्ययन का एक कार्यक्रम है, (Microgravity Investigation Of Cement Solidification) जो इस बात की जाँच कर रहा है कि हम माइक्रोग्रैविटी में निवास स्थान या अन्य संरचनाएँ कैसे बना सकते हैं।
कंक्रीट पृथ्वी पर सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली सामग्री है, न कि पानी की गिनती के लिए। यह लकड़ी की तुलना में अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह भी लंबे समय से है।
इसकी इन्सुलेट गुणवत्ता के अलावा, कंक्रीट भी विकिरण से सुरक्षा प्रदान कर सकता है, और इसकी संरचनात्मक ताकत उल्कापिंड के प्रभावों से सुरक्षा प्रदान करती है। हालांकि यह संरचनाओं के निर्माण का एकमात्र विकल्प नहीं है, लेकिन इसमें भूमिका निभाने की संभावना होगी। यह एक महत्वपूर्ण सामग्री होने के कारण समाप्त हो सकती है क्योंकि केवल सीमेंट ही नहीं, एग्रग्रीगेट या पानी को ले जाने की आवश्यकता होती है।
MICS के हिस्से के रूप में, और MVP सेल -05 नामक एक संबंधित अध्ययन, नासा और पेंसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी ने ISS पर अंतरिक्ष यात्रियों के साथ मिलकर ठोस मिश्रण तैयार किया। पृथ्वी पर कंक्रीट के गुण अच्छी तरह से समझ में आते हैं, लेकिन माइक्रोग्रैविटी परिस्थितियों का एक और सेट प्रस्तुत करती है। परिणाम सामग्री में फ्रंटियर्स में प्रकाशित किए जाते हैं, और शीर्षक दिया जाता है, “माइक्रो-ग्रेविटी इफेक्ट ऑन माइक्रोस्ट्रक्चरल डेवलपमेंट ऑफ़ ट्राई-कैल्शियम (C)3एस) पेस्ट करें। ”
"हमारे प्रयोग सीमेंट पेस्ट पर केंद्रित हैं जो कंक्रीट को एक साथ रखता है।"
अलेक्जांद्रा रेडलिंस्का, एमआईसीएस के प्रधान अन्वेषक।
कंक्रीट अपने आप में एक मिश्रण है, जिसमें रेत, बजरी और चट्टानें होती हैं, जिन्हें सीमेंट के साथ रखा जाता है, जो दो प्रकारों में आता है: पोर्टलैंड सीमेंट या जियोफाइमर सीमेंट। इसे सभी को सही अनुपात में पानी के साथ मिलाएं, इसे मिलाएं, और इसे आकार दें, और जब यह ठीक हो जाए या कठोर हो जाए, तो यह एक अत्यंत मजबूत पदार्थ है। यही कारण है कि रोमन एक्वाडक्ट जैसी कुछ प्राचीन संरचनाएं, जो आंशिक रूप से कंक्रीट के साथ बनाई गई थीं, अभी भी खड़ी हैं।
हमारी आधुनिक दुनिया में यह कितना सर्वव्यापी है, इसके बावजूद अभी भी बहुत सारे वैज्ञानिक यह नहीं जानते हैं कि यह कैसे काम करता है। लेकिन वे जानते हैं कि जैसा कि यह कठोर होता है, यह क्रिस्टल बनाता है जो एक दूसरे के साथ गूंथते हैं, और रेत और बजरी के साथ कंक्रीट को अपनी ताकत देते हैं। वैज्ञानिक यह जानना चाहते थे कि माइक्रोग्रैविटी में ऐसा कैसे होता है।
“हमारे प्रयोग सीमेंट के पेस्ट पर केंद्रित हैं जो कंक्रीट को एक साथ रखता है। हम जानना चाहते हैं कि सीमेंट आधारित कंक्रीट के अंदर क्या बढ़ता है, जब कोई गुरुत्वाकर्षण-चालित घटना नहीं होती है, जैसे कि अवसादन, ”एलेक्सेंड्रा रेडलिंस्का, एमआईसीएस और एमवीपी सेल -05 के प्रधान अन्वेषक ने कहा।
माइक्रोग्रैविटी के बारे में, रेडलिंस्का ने कहा, "यह क्रिस्टलीय सूक्ष्म संरचना के वितरण को बदल सकता है, और अंततः भौतिक गुणों को भी बदल सकता है।"
रुदलिंस्का ने कहा, "हम जो कुछ भी देखते हैं वह अंतरिक्ष और पृथ्वी पर कंक्रीट में सुधार ला सकता है।" "चूंकि दुनिया भर में सीमेंट का बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है, यहां तक कि एक छोटे से सुधार का भी जबरदस्त प्रभाव हो सकता है।"
विशिष्ट गुणों के साथ कंक्रीट का उत्पादन करने के लिए आवश्यक पानी, कृषि, और कंक्रीट के अनुपात यहां पृथ्वी पर अच्छी तरह से समझे जाते हैं। लेकिन चंद्रमा के बारे में क्या? इसमें केवल 1/6 वीं पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण है। या मंगल, जो पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के सिर्फ 1 / 3rd से अधिक है। इस प्रश्न पर प्रकाश को बहाने के लिए प्रयोग किए गए थे।
MICS प्रयोग में, अंतरिक्ष यात्रियों के पास सीमेंट पाउडर के कई पैकेट थे, जिसमें उन्होंने पानी मिलाया था। फिर उन्होंने हाइड्रेशन को रोकने के लिए अलग-अलग समय पर कुछ पैकेटों में अल्कोहल मिलाया।
दूसरे प्रयोग में, एमवीपी सेल -05, अंतरिक्ष यात्रियों ने भी सीमेंट के पैकेट में पानी डाला, लेकिन उन्होंने आईएसएस पर एक सेंट्रीफ्यूज का इस्तेमाल किया, जिसमें मार्टियन और लूनर ग्रेविटिस सहित विभिन्न गुरुत्वाकर्षण का अनुकरण किया गया। दोनों प्रयोगों के नमूनों का विश्लेषण करने के लिए पृथ्वी पर वापस आ गए।
एमवीपी सेल -05 के लिए सह-प्रधान अन्वेषक रिचर्ड ग्रुगल हैं। उन्होंने कहा, "हम पहले से ही अप्रत्याशित परिणाम देख और दस्तावेज कर रहे हैं।"
प्रयोग से पता चला कि सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण में मिश्रित मिश्रित सूक्ष्म-पोरसता में वृद्धि हुई थी। सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण नमूनों में हवा के बुलबुले थे जो पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण नमूनों में मौजूद नहीं हैं। क्योंकि उछाल की वजह से पृथ्वी पर, हवा के बुलबुले ऊपर की ओर उठेंगे, और वास्तव में कंक्रीट को कभी-कभी हवा के बुलबुले को बाहर निकालने में मदद करने के लिए ठीक करने से पहले यंत्रवत कंपन किया जाता है, जो कंक्रीट को कमजोर कर सकता है।
दोनों MICS और MVP सेल -05 के नमूनों में जमीन के नमूनों की तुलना में अधिक क्रिस्टलीकरण दिखाई दिया। माइक्रोग्रैविटी नमूनों में 20% अधिक माइक्रोप्रोसेसरिटी ने क्रिस्टलीकरण के लिए अधिक जगह की अनुमति दी, और बड़े क्रिस्टल, जो अधिक ताकत चाहिए। लेकिन माइक्रोग्रैविटी नमूनों में अधिक सूक्ष्मता कम घने कंक्रीट का निर्माण करती है, जिसका अर्थ कमजोर कंक्रीट हो सकता है। माइक्रोग्रैविटी नमूनों में माइक्रोप्रोर्स का आकार भी जमीन के नमूनों की तुलना में अधिक परिमाण का एक क्रम था।
माइक्रोग्रैविटी कंक्रीट में कम अवसादन था, जिसका अर्थ है कि कुल के छोटे कण सख्त होने के दौरान नीचे नहीं जाते हैं, लेकिन कंक्रीट के माध्यम से समान रूप से फैले हुए हैं। इसका मतलब है कि कंक्रीट अधिक समान है, जो ताकत को प्रभावित कर सकता है।
यह माइक्रोग्रैविटी में कंक्रीट का प्रारंभिक अध्ययन है। बहुत छोटे नमूनों पर कोई शक्ति परीक्षण नहीं किया गया था, इसलिए ताकत पर कोई निष्कर्ष समय से पहले है। लेकिन यह 1 जी कंक्रीट और माइक्रोग्रैविटी कंक्रीट के बीच कुछ बहुत अलग गुणों को इंगित करता है, जो भविष्य में कोई संदेह नहीं होगा।
रेडब्लिनका ने डिजाइनबूम के साथ एक साक्षात्कार में कहा, "पोरसिटी के बढ़ने का सीधा असर सामग्री की ताकत पर पड़ता है, लेकिन हमारे पास अंतरिक्ष-निर्मित सामग्री की ताकत को मापना बाकी है।"
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