Evo, neki dan, SpaceX-ov Dragon "isporučio" je astronaute na ISS: učinjen je novi prvi korak prema Mjesecu (i Marsu?). Otkako je predsjednik Trump poželio da američka čizma najkasnije do 2024. ponovo zagazi Mjesecom, NASA i njeni partneri naporno rade na pokušaju da se to zaista i dogodi.

Krajem prošlog mjeseca, Agencija je za razvoj projekta lunarnog modula s ljudskom posadom sklopila ugovore s čak tri privatne tvrtke, no ponovno skakutanje Amerikanaca po Mjesecu tek je početak nečeg mnogo većeg. Naime, NASA do kraja ovoga desetljeća planira izgraditi izvanzemaljsku odskočnu dasku do Marsa: stacionarnu bazu na Mjesecu.

Regolit

A ako astronauti zaista namjeravaju u životu i radu provoditi mjesece na Mjesecu, pojavljuje se potreba za osmišljavanjem taktike za preživljavanje više ljudi tijekom dužeg vremena u uvjetima ekstremno ograničenih resursa. Opcija slanja svega potrebnog raketama sa Zemlje na Mjesec je preskupa, što znači da se od onoga što je dostupno na licu mjesta moraju osmišljavati maštovita i kreativna rješenja. Bug je već pisao o proizvodnji "svemirskog betona" od mjesečevog praha i astronautske mokraće, pa je red da tu fiziološko-građevinsku temu razradimo i proširimo u povodu uspješnog početka "nove ere osvajanja Svemira", kako to Amerikanci vole reći.

Mjesečeva prašina (regolit, sloj usitnjene „zemlje“ koji pokriva Mjesečeve stijene) je sjajan građevinski materijal, a južni Mjesečev pol na sigurnih -155°C čuva vodu u obliku leda kojega se, osim za tehničke potrebe izgradnje može elektrolizom pretvoriti u kisik i tekući vodik, izvrsno raketno gorivo. No, najinteresantniju reciklažnu sirovinu bi osiguravali sâmi astronauti: ljudski urin.

Početkom ove godine je tim europskih istraživača dokazao da urea, drugi najčešći spoj u ljudskom urinu nakon vode, u smjesi s Mjesečevom prašinom stvara geopolimer. Taj spoj (točnije, smjesa) je materijal koji ima svojstva slična cementu i mogao bi se upotrijebiti za izgradnju poletno-sletnih staza, objekata za stanovanje, skladišta i drugih građevinskih struktura na Mjesecu.

Geopolimer

Geopolimeri se na Zemlji već duže vrijeme koriste kao ekološka alternativa konvencionalnom betonu. Jedan od glavnih sastojaka betona je cement, za čiju proizvodnju se koriste visoke temperature, a oslobađa se puno CO_2­­. S druge strane, za proizvodnju geopolimera uopće ne treba puno energije: umjesto cementa koriste se drobljene stijene, te pepeo i garež, otpadni proizvodi izgaranja ugljena; kada ih se pomiješa s vodom i određenim reagensima, stvara se polutekući materijal sličan svježoj glini ili staklarskom kitu, kojega se može lijevati u željene oblike.

Upravo takav gusti, glinasti polimer predstavlja idealan poluproizvod u tehnologiji gradnje na Mjesecu, gdje se predviđa da će većinu infrastrukture vjerojatno graditi veliki, robotizirani industrijski 3D pisači, protiskivanjem geopolimera kroz velike mlaznice. Robotski 3D pisači mogli bi potpuno autonomno graditi složenije građevinske strukture i staništa.

Loša strana ovako zamišljenih građevinskih radova na Mjesecu je ta što geopolimeri trebaju priličnu količinu vode kako bi bili dovoljno mekani za prolazak kroz mlaznicu 3D pisača. Marlies Arnhof, članica Tima za napredne koncepte pri Europskoj svemirskoj agenciji i koautorica studije o uporabi geopolimera za gradnju na Mjesecu, kaže: "Voda je na mjesečevoj površini vrlo, vrlo vrijedan resurs. Zato je jedan od glavnih ciljeva ove studije bio pronalaženje načina za redukciju količine vode potrebne za proizvodnju geopolimera. Najučinkovitijim za tu svrhu su se pokazali superplastifikatori"

Superplastifikator

Superplastifikatori su materijali koji se koriste za smanjenje sadržaja vode u betonu i geopolimerima uz održavanje njihove protočnosti. Na Zemlji se kao superplastifikatori obično koriste spojevi poput naftalena i polikarboksilata. No, Arnhof i njezini kolege su otkrili da urea može služiti kao podjednako učinkovit superplastifikator. A na Mjesecu bi do nje bilo jednostavnije doći nego do naftalena ili polikarboksilata: urin astronautâ se može skladištiti u spremnicima i iz njega jednostavnim reciklažnim postupcima dobiti vodu za tehničke potrebe (pa i za piće, onako kako ga se već koristi na ISS-u, Međunarodnoj svemirskoj stanici), te - ureu.

Kako bi testirali tu ideju, istraživači su pomiješali prah uree sa simulatorom lunarnog regolita i od dobivenog geopolimera simulirali 3D ispis građevinskih struktura protiskivanjem kroz mlaznice. Anna-Lena Kjøniksen, znanstvenica u Laboratoriju za materijale na Sveučilištu u Østfoldu i koautorica studije, rezultate ispitivanja građevinskih svojstava dobivenog materijala u usporedbi s konvencionalnim geopolimerima opisuje kao vrlo uspješne: "Geopolimer temeljen na smjesi uree i regolita pokazao je najbolje ukupne rezultate, a posebno pri testiranju otpornosti na  nastanak pukotina u materijalu, kao i pri ispitivanju apsorpcije zračenja."

Geopolimeri se na Zemlji koriste za izgradnju skladišta nuklearnog otpada, a rezultati ispitivanja „mokraćnog geopolimera“ ukazuju na to da bi njegova sposobnost dobre apsorpcije zračenja mogla zaštititi i astronaute na Mjesecu, kaže Kjøniksen. Kako Mjesec nema atmosferu koja bi apsorbirala ionizirajuće zračenje Sunca, astronauti tijekom dužeg boravka na površini Mjeseca imaju povećan rizik od nastanka karcinoma. Skloništa izgrađena od geopolimera štitila bi astronaute od opasnog zračenja na površini Mjeseca.

Fertilizator

Europska svemirska agencija već radi i na ispitivanju učinkovitosti građevinskog 3D ispisa geopolimerom u vakuumskom okruženju, niskoj gravitaciji i temperaturnom rasponu između -175°C i +125°C, dakle u uvjetima kakvi vladaju na mjesečevoj površini.

Ukoliko se ovaj projekt gradnje geopolimerom i ureom kao superplastifikatorom pokaže praktično primjenjivim za lunarne uvjete, preostaje samo poslati dovoljno ljudi na Mjesec. Jer, netko tamo mora i piškiti, ako se želi prikupiti dovoljno mokraće za izgradnju Mjesečevih baza, a malo je vjerojatno da će NASA početi slati rakete pune urina na Mjesec (no, šalu na stranu, urea je jeftina kemikalija koju bi se po potrebi relativno lako moglo slati lunarnim cargom).

Sve i ako se urea iz astronautske mokraće naposlijetku ne bude koristio kao građevinska sirovina, moglo bi biti korišten za uzgoj hrane. Urea se razgrađuje u amonijak i ugljični dioksid, a određene vrste mikroba izvrsno pretvaraju amonijak u nitratne soli, uobičajenu vrstu gnojiva. To znači da bi se mogla koristiti u sustavu za održavanje života u zatvorenom ekološkom ciklusu, gdje se iz urina reciklira voda, a urea koristi kao sirovina za biljno gnojivo. Istraživači Njemačkog svemirskog centra već godinama uspješno uzgajaju povrće u ljudskom urinu, a krajem 2018. godine su lansirali i satelit kako bi u Zemljinoj orbiti testirali minijaturnu verziju svojih ekološki samodovoljnih staklenika „upogonjenih“ urinom.

Kako već rekosmo u podnaslovu, u okrutnom i oskudnom okruženju Svemira brojat će se svaka kap tekućine, pa bi jednu od najvažnijih važnih uloga u osvajanju Sunčevog sustava mogla odigrati - pišalina. Ah, ta svemirska putovanja! Oduvijek su imala tu neku romantičnu crtu glamura…

^{Igor „Doc“ Berecki je pedijatar-intenzivist na Odjelu intenzivnog liječenja djece Klinike za pedijatriju KBC Osijek. Od posla se opušta antistresnim aktivnostima: od pisanja svojevremeno popularnih tekstova i ilustracija u tiskanom izdanju časopisa BUG, crtkanja grafika i dizajna, zbrinjavanja pasa i mačaka, te fejsbučkog blogiranja o craft-pivima, životnim neistinama i medicinskim trivijama, sve do pasioniranog kuhanja posve probavljivih jela i sviranja slabo probavljivog bluesa.}