חבל על כל טיפה: שתן האסטרונאוטים ישמש כחומר בנייה על הירח

מאז שניל ארמסטרונג צעד את צעדיו הראשונים על הירח ב-1969, ואולי אפילו קודם לכן, חלמה האנושות על הרעיון של חיים על פני כוכבי לכת אחרים. מחקר חדש מציע לעשות שימוש בחומר גלם מפתיע להקמת מבנים על הירח.

סין, רוסיה וארצות הברית עובדות בימים אלו על תוכניות ודרכים בהן יוכלו לממש את התיישבות האדם על הירח והחזון השאפתני של נאס"א הוא שכבר בעשור הקרוב יוקם מוצב על הירח, שיהווה נקודת עצירה לאסטרונאוטים בדרכם למסעות עתידיים למאדים. במקום מרוחק כמו הירח ייאלצו האסטרונאוטים להקים מבנים שעשויים מחומרים חזקים שיאפשרו מחייה בתנאי קיצון.

עם זאת, חומרי הגלם לבנייה מסוג זה וההובלה שלהם מכדור הארץ כרוכים בעלויות אסטרונומיות, תרתי משמע, לכן על האסטרונאוטים יהיה להשתמש במשאבים שהזמינות שלהם גבוהה גם על הירח. באופן מפתיע התגלה כי אחד מהחומרים הזמינים הללו הוא לא אחר מאשר שתן.

במחקר שנערך על ידי צוות חוקרים אירופי ושפורסם לאחרונה בכתב העת "Journal of Cleaner Production", נמצא כי שתנן (אוריאה), המרכיב העיקרי הקיים בשתן של בני האדם, יכול לשמש כחומר גלם לבנייה כאשר מערבבים אותו עם אדמת הירח.

על פי המחקר, כדי ליצור בטון חזק ויציב על הירח יש צורך בשלושה רכיבים בלבד: הקרקע שמאפיינת את חלקו החיצוני של הירח (רגולית - "אבקת ירח"), מים שמקורם בקוטב הדרומי של הירח ושתנן, שיגיע מהשתן של האנשים העתידים לנחות על כוכב הלכת. התערובת הסופית יוצרת חומר דמוי בטון, שגמישותו גבוהה ושניתן לעצב אותו ולשנות את צורתו. כשהחומר מתקשה ניתן יהיה ליצור ממנו מבנים חזקים העומדים בעומסים כבדים, ושיהיו עמידים גם בפני שינויי טמפרטורה קיצוניים.

"הבנייה בחלל דורשת מאתנו להיות פרימיטיביים, לחקות את אבות אבותינו ולהשתמש באמצעים הכי בסיסיים שקיימים ברשותנו", אומר אלון שיקאר, אדריכל וממייסדיו של D-MARS, מיזם שממוקם במצפה רמון ושמדמה משימות על מאדים. "להערכתי, האתגר שעומד בפנינו היום הוא לא טכנולוגי, אלא תקציבי. יש צורך להוריד את עלויות השיגור והשינוע של חומרים, ולהקל על תהליך הייצור. לכן, כל מחקר שמייעל את תהליכי ההקמה ומוזיל את העלויות מקרב אותנו לתוצאה הסופית של הקמת מבנים בחלל".

השימוש בחומרים מקומיים ונגישים לצרכי בנייה אמנם אינו עניין חדש, אולם שיטת הבנייה על הירח צפויה להיות מבוססת על טכנולוגיה מתקדמת. פועלי הבניין על הירח יהיו, ככל הנראה, רובוטים שיעשו שימוש בטכנולוגיות של הדפסה תלת-ממדית. אולם, טכנולוגיות אלו עושות שימוש בכמויות גדולות של מים, וכאמור אינן מתאימות לתנאים על הירח, שם אספקת המים מוגבלת ביותר.

כאן נכנסת לתמונה התועלת של השימוש בשתנן בתור רכיב כימי שיכול לשמש כסופר-פלסטיסייזר - חומר מגבש שניתן להוסיף לתערובת המלט כדי להקטין את תצרוכת המים שלה, מבלי לפגוע בחוזקתה. השתנן יכול לשמש כחומר מגבש מוצלח, תוך כדי חיסכון של 30 אחוז מכמות המים שהיתה נדרשת בלעדיו. גם על פני כדור הארץ משתמשים בחומרים מגבשים (בין השאר בסופר-פלסטיסייזרים המבוססים על נפתלן או פולי-קרבוקסילט) בתור אלטרנטיבת בנייה ידידותית לסביבה, שכן ייצור בטון הוא תהליך בזבזני מבחינת תצרוכת המים שלו, שגם יוצר זיהומים סביבתיים שונים.

הרעיון לעשות שימוש חוזר בשתן כדי להקים מבנים בחלל הוא אמנם מקורי ומפתיע, אך זו לא הפעם הראשונה שנעשה ניסיון לניצול מקסימלי של הפסולת המגיעה מבתי השימוש שלנו. מים שמקורם בשפכים סניטריים יכולים לעבור היום טיהור בשיטות שונות ולבסוף להגיע לרמת איכות גבוהה. בתום תהליך הטיהור ניתן להשתמש במים בעיקר לצרכי השקיה חקלאית, כאשר מי ההשקיה הממוחזרים מלאים בנוטריינטים מועילים לקרקע ולצומח. בארה"ב, למשל, יש מקומות שבהם מים מטוהרים משמשים גם לשתייה, ויש פיתוחים שמציעים להשתמש במערכות של זרימת שתן כדי לייצר אנרגיה חשמלית ולהטעין סוללות.

שימושים אלו הם ביטוי רדיקלי למדי של תפיסת הכלכלה המעגלית, שבה המוצר אחרי השימוש (שתן, במקרה זה) אינו מוגדר עוד כפסולת, אלא כחומר גלם שניתן להשתמש בו שוב בתעשייה, תוך כדי חסכון במשאבים, באנרגיה ובכסף.

"מבחינתי החיים בחלל הם רק דוגמה לדרך שבה אנחנו יכולים ליצור דברים טובים יותר גם על פני כדור הארץ", אומר שיקאר. "בכדור הארץ המודעות שלנו נמוכה, אנחנו מורידים את המים באסלה ולא יודעים לאן השתן זורם. בחלל הכול ידוע ומחושב מראש עד לפרטים הקטנים ביותר, כמו תקציבי חשמל ומים. מתוך כך ניתן להבין את חשיבות השימוש הנכון במשאבים והדאגה למקום שבו אנחנו חיים".

להערכתו של שיקאר, ייקח זמן עד שיודפס מבנה מושלם בחלל. "בשלב הראשון ייבנה אלמנט קשיח, אלמנט מתכתי שיספק את תנאי המחייה הראשוניים בלבד. בשלב השני ייבנה אלמנט שייפתח וייפרש במגע עם כוכב הלכת, ורק בשלב השלישי ניתן יהיה לעשות שימוש בחומר מקומי ובשילוב טכנולוגיות, ביניהן הדפסה תלת-ממדית", הוא אומר. "תעשיית החלל נמצאת בשני השלבים הראשוניים של הפיתוח, ומבנים שייבנו מחומר מקומי עדיין רחוקים מסיפוק הגנה מלאה מפני קרינה ועמידה בצורה מושלמת ומדויקת. השאיפה בשלב הסופי היא שיפותחו מבנים חכמים שידעו להתמודד בעצמם עם כל האתגרים שיש בחלל".

"המסע לירח הוא אקורד הפתיחה למסעות מאוישים לחלל ולמאדים בפרט", מוסיף שיקאר. "בנאס"א טוענים כי ב-2037 תהיה להם היכולת הטכנית לשנע אנשים למאדים ואני מאמין שבעשרים השנים הקרובות תתאפשר הטכנולוגיה להקמת מבנה ראשון על מאדים". כך או כך, היצירתיות של מחקר החלל מלמדת אותנו על הצורך של שימוש נכון במשאבים הטבעיים שלנו, צורך חשוב שאילולא נקיים אותו, נאלץ לעזוב את כוכב הלכת שלנו מוקדם מהצפוי.

הכתבה הוכנה על ידי "זווית - סוכנות הידיעות של האגודה לאקולוגיה ולמדעי הסביבה".