宇航员尿液竟成月球最热门用品：既能回收饮用又能建造基地

众所周知，尿液是人类的一种排泄物，大多数都会被视作废弃物直接抛弃。但其中包含着多种化学物质，比如水、钾、钙、尿素、镁、尿酸、磷酸盐和硫酸盐等等，而且这些物质可以从中分离出来，制造肥料、药物甚至火药。但是在月球上，尿液除了回收其中的水份之外，还有其它用途吗？

自从美国总统特朗普为美国宇航局（NASA）制定了2024年前重返月球的计划以来，该机构及其合作伙伴一直在努力实现这一目标。就在上个月底，NASA与三家公司签订了研发载人登月飞行器的合同。但登月仅仅是个开始，NASA还计划在2020年之前建立一个永久性的月球基地，并将其作为前往火星的跳板。

如果宇航员要在月球上长时间生活，他们就必须弄清楚如何在月球表面的风化层上生活。如果一切物资都从地球运送的话就太昂贵了，这意味着他们将不得不借助月球表面的有限资源进行创新。月球上的泥土是一种很好的建筑材料，而且月球南极的水冰可以用于制造火箭燃料。但有一点你可能猜不到，其中最热门的日用品很可能就是宇航员自己的尿液。

尿液的特殊用途：地质聚合物

今年年初的时候，一个欧洲研究团队证明，人类尿液中含量仅次于水的第二种常见化合物——尿素，可以与月球上的泥土混合成为一种建筑材料。这种材料是一种地质聚合物（或者土工聚合物），它具有与混凝土相似的属性，有可能用于建造月球的着陆点、栖息地和其它基础设施。

在地球上，地质聚合物经常被用作传统混凝土的环保替代品。混凝土的主要成分之一是水泥，制造过程需要22度的高温，并且会释放大量的二氧化碳。但是地质聚合物根本不需要太多能量，而且它使用的不是水泥，而是岩石粉末或者煤炭燃烧产生的煤灰粉末。当它与水和某些活性化合物混合时，就会产生一种类似于腻子一样的物质，可以在干燥之前塑造成任何需要的形状。

用砖建筑的效率太低，而且会限制建筑的种类，但3D打印机可以自主建造更复杂的栖息地。因此月球上的大多数基础设施可能将由工业3D打印机完成。月球表面的风化层与飞灰有相似的化学成分，这使得地质聚合物成为月球上一种极具吸引力的建筑材料选择。但地质聚合物也有缺点，它需要大量的水，这样才能通过3D打印机的喷嘴流出。

欧洲航天局先进概念研究团队成员、该研究的合著者之一马里斯?安霍夫说：“月球表面的水是非常非常宝贵的资源，所以我们这项研究的主要目标之一就是如何减少生产地质聚合物所需的水量。”

高级减水剂能够用来降低混凝土和地质聚合物的用水量，并且保持其流动性。在地球上，高级减水剂通常使用的是萘和聚羧酸，但是安霍夫和同事们发现，尿素的效果也一样好，而且很容易在月球上找到。与其过滤宇航员尿液中的废弃物并回收废水，还不如将尿液储存在一个容器中，收集其中的尿素。

为了验证这一想法，研究人员将人造尿素粉末与月球风化层的模拟物混合，然后在3D打印机中模拟使用这种材料。之后，他们将结果与传统地质聚合物进行了比较。挪威东福尔大学的材料科学家、该研究的合著者之一安娜?莉娜?基尼克森说:“这种材料表现相当不错,尤其是在避免裂纹形成方面。”

尿素打造的地质聚合物还可以充当防辐射屏障

这种以尿液为原材料的聚合物还可以帮助宇航员在月球表面建造庇护所，使他们免受危险的电离辐射。月球没有大气层或强磁场来阻挡太阳辐射，这意味着宇航员在月球表面长期停留会增加患癌风险。地质聚合物已经成为地球上存储核废料的候选材料之一，因此同样可以保护月球上的宇航员。但是，在月球上它不是为了防止辐射从建筑物中泄漏出来，而是阻止辐射进入建筑物。

欧洲航天局正在进行一项后续研究，来确定以尿素为原材料的地质聚合物是否能有效地屏蔽辐射。该机构还需要证明是否能够在月球上制造这种材料。在他们最近的研究中，安霍夫和同事们在室温下的露天环境中制造出了地质聚合物。但在月球表面的低重力真空环境下，3D打印面临的挑战更高。地质聚合物还需要能够承受月球260到-280华氏度之间的巨大温度波动。