managing21.be

Onderzoekers van het Indian Institute of Science (IISc) hebben een nieuwe techniek ontwikkeld, gebaseerd op bacteriën, voor de reparatie van stenen die gebruikt kunnen worden om maanhabitats te bouwen en in de barre omgeving van de maan beschadigd raken. In simulaties op aarde blijkt de materie alvast uitstekende prestaties te leveren.

Toekomstige maanexpedities worden niet langer alleen gepland als flyby-missies. Onder meer het Artemis-programma van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie Nasa streeft naar de uitbouw van een permanente habitat op de maan. Om kosten te besparen zou daarbij best het transport van bouwmateriaal van de aarde naar de maan moeten worden vermeden. Daarbij zou gebruik kunnen gemaakt worden van de overvloedig beschikbare maangrond (regoliet) om wooninfrastructuur te bouwen. Dit regoliet is een complexe mengeling van gebroken mineralen en rotsen.

Enkele jaren geleden ontwikkelden onderzoekers van de afdeling werktuigbouwkunde van het Indian Institute of Science een techniek die de bodembacterie Sporosarcina pasteurii gebruikt voor de bouw van stenen die de bodem van de maan of de planeet Mars simuleerden. De bacterie zet ureum en calcium om in calciumcarbonaatkristallen die, samen met guargom, de bodemdelenaan elkaar lijmen om baksteenachtige materialen te creëren. Dit proces is een milieuvriendelijk en goedkoop alternatief voor het gebruik van cement.

Vervolgens onderzocht het team ook het sinteren – het verhitten van een compact mengsel van een grondsimulant met het polymeer polyvinylalcohol tot zeer hoge temperaturen – om veel sterkere stenen te maken. “Dit is een van de klassieke manieren om stenen te maken,” benadrukte onderzoeksleider Aloke Kumar, professor bouwkunde aan het Indian Institute of Science. “Dit proces produceert stenen met een bijzonder hoge sterkte, zelfs meer dan voldoende voor normale woningen.” Sinteren is een eenvoudig schaalbaar proces. Er kunnen immers meerdere stenen tegelijk in een oven worden gefabriceerd..

Maar het maanoppervlak is extreem ruw. De temperaturen kunnen er in één dag schommelen tussen min 133 graden Celsius en plus 121 graden Celsius. Het maanoppervlak wordt bovendien constant gebombardeerd door zonnewinden en meteorieten. Dit kan scheuren veroorzaken in de bouwstenen, waardoor de infrastructuur dreigt te verzwakken.

“Temperatuurveranderingen kunnen op het maanoppervlak veel dramatischer zijn”, zeggen de onderzoekers. “Dit kan na verloop van tijd een aanzienlijk effect hebben. Gesinterde stenen zijn broos. Wanneer er een scheur ontstaat en vervolgens groeit, kan de hele structuur snel uit elkaar vallen.” Om dit probleem op te lossen, wendde het team zich opnieuw tot bacteriën.

Langere levensduur

In een nieuw onderzoek creëerden de onderzoekers verschillende soorten kunstmatige defecten in gesinterde stenen en goten er een slurry in die gemaakt was van Sporosarcina pasteurii, guargom en maanbodemsimulant. In enkele dagen tijd drong de slurry door in de defecten en de bacterie produceerde calciumcarbonaat en vulde de scheuren. De bacterie produceerde ook biopolymeren die fungeerden als kleefstoffen om de gronddelen stevig aan de resterende steenstructuur te binden. Hierdoor werd een groot deel van de verloren sterkte van de steen hersteld. Dit proces een alternatief vormen voor de noodzaak om beschadigde stenen door nieuwe exemplaren te vervangen. Hierdoor wordt de levensduur van gebouwde structuren verlengd.

“We waren aanvankelijk niet zeker dat de bacteriën zich aan de gesinterde steen zouden binden,” verduidelijkt Kumar. “Maar we ontdekten dat de bacteriën niet alleen de slurry kunnen laten stollen, maar ook goed aan deze andere massa kunnen hechten. De versterkte stenen konden tevens extreme temperaturen weerstaan.”

“Een van de grote vragen betreft nog het gedrag van deze bacteriën in buitenaardse omstandigheden,” gaf Kumar nog aan. “Mogelijk zouden ze immers hun karakter kunnen veranderen of zouden ze met de carbonaatproductie kunnen stoppen. Deze elementen zijn nog onbekend.

Het team werkt momenteel aan een voorstel om een ??monster van de Sporosarcina pasteurii met een volgende missie van het Indiase ruimteschip Gaganyaan de ruimte in te sturen. Bedoeling is de groei en het gedrag van de bacterie onder microzwaartekracht te testen.

Meer over dit onderwerp:

• Probleem ruimtepuin vorig jaar nog erger geworden
• Eerste wetenschappelijke ruimtemissie voor Saoedi-Arabië
• Duitsland stuurt eerste vrouw naar de ruimte
• MDA Space neemt chipfabrikant Satixfy over
• Astronauten zetten tests met Starliner verder
• Onderzoek naar mislukte landing New Glenn afgerond
• Crew Dragon vliegt astronauten over beide polen
• Eerste lancering ruimtesonde vanop Europees grondgebied
• Finse satellietoperator Iceye levert data aan hoofdkwartier Navo
• Vulcan van Boeing-Lockheed mag militaire satellieten lanceren