Строительство жилых помещений на Марсе может не требовать использования цемента, стали или кирпича. Исследователи тестируют совершенно иной состав: камни самой планеты, смешанные с желатином и генетически модифицированными дрожжами. Предлагается преобразовать эту смесь в материал для 3D-печати, который можно производить с меньшими затратами энергии, разбирать и повторно использовать в новых постройках.
Эта концепция была представлена в исследовании, опубликованном в четверг (10) в журнале Chem Circularity. Материал объединяет частицы горных пород, которые служат структурной основой, с желатином и особым видом дрожжей. Вместе эти компоненты образуют смесь, которую можно формовать с помощью 3D-принтера и затвердевать в условиях, схожих с марсианской поверхностью.
Использованные исследователями дрожжи были генетически изменены для производства высокоадгезивных белков. Идея была вдохновлена мидиями, способными крепко прикрепляться к камням. Желатин, в свою очередь, помогает удерживать компоненты вместе и создает благоприятную среду для клеток. Таким образом, комбинация функционирует как своего рода биологический клей для минеральных частиц.
После того как смесь выходит из сопла принтера, холодная среда и низкое давление, имитируемые исследователями, вызывают процесс, аналогичный лиофилизации. Вода замерзает и переходит непосредственно из твердого состояния в пар. Это приводит к образованию небольших пустот внутри материала, формируя легкую и пористую структуру, подобную затвердевшей пене.
В ходе экспериментов команда смогла создать небольшие купола высотой всего 45 миллиметров и шириной 30 миллиметров. Даже в уменьшенном масштабе материал продемонстрировал прочность на сжатие в диапазоне от 10 до 12 мегапаскалей. Этот показатель сопоставим с прочностью низкопрочных бетонов и свидетельствует о том, что смесь способна выдерживать значительные нагрузки.
Однако прочность — не единственная характеристика, привлекшая внимание. Производство такого материала также может потребовать меньше энергии, чем некоторые альтернативы, изучаемые для внеземного строительства. Одна из таких альтернатив — нагрев или плавление марсианских пород и пыли для превращения их в кирпичи или другие элементы. Эти процессы потребовали бы огромного количества тепловой энергии, что является особенно ценным ресурсом для будущей марсианской базы.
Согласно заявлению, новый подход пытается решить эту проблему, используя биологию и сами условия Марса. Вместо того чтобы полагаться на печи для преобразования сырья, данная технология задействует микроорганизмы и сильный холод планеты во время формирования материала. Это не означает, что строительство будет простым, но открывает иную возможность для снижения необходимой энергии.
Еще один важный аспект — возможность повторного использования. Структуры могут быть разобраны и обработаны снова, а восстановленные дрожжи могут культивироваться в биореакторах для получения новых партий материала. На базе, расположенной далеко от Земли, эта способность к рециркуляции ресурсов будет особенно важна, поскольку утилизация или замена материалов может быть гораздо сложнее.
Подробнее:
Тем не менее, превращение этого эксперимента в технологию для строительства домов на Марсе еще далеко от реальности. Тесты проводились на Земле в условиях, которые лишь воспроизводят некоторые характеристики Марса. Команде еще предстоит выяснить, смогут ли дрожжи выжить и нормально функционировать в реальных условиях планеты, включая длительное воздействие радиации, экстремальный холод и низкое давление.
Существует также ограничение, которое техника не устраняет: зависимость от компонентов, отправленных с Земли. Хотя породы можно добывать локально, рецепт все еще требует желатина и генетически модифицированных дрожжей. В реальной миссии потребуется транспортировать эти ингредиенты или разработать способы их производства из доступных ресурсов Марса.
Поэтому это исследование следует рассматривать как концептуальное доказательство, а не как готовый рецепт для строительства домов на Красной планете. Прежде чем применять его на практике, потребуются испытания в более реалистичных условиях, создание гораздо более крупных конструкций и изучение долговечности материала.
