Транспортировка одного кирпича на Марс стоит около 2 миллионов долларов , что делает будущее строительство марсианской колонии слишком дорогим. Чтобы исправить это, ученые из Манчестерского университета разработали рецепт похожего на бетон материала, который создается путем соединения марсианской пыли с кровью, мочой, потом и слезами астронавтов.
В то время как реголитические связующие могут быть произведены на Земле (ex-situ) и доставлены в колонию, ситуация, когда связующие вещества производятся на месте с использованием местных ресурсов, может обеспечить значительное снижение веса полезной нагрузки и снизить затраты на миссию. Ранее обсуждалась возможность получения in situ вяжущих на основе биологических, синтетических полимеров, неорганических или цементных материалов. Однако предложенные методы были слишком требовательны, чтобы их можно было реально применить. Основной проблемой была необходимость перевозки с Земли тяжелого оборудования и запчастей. Это увеличивает сложность миссии, и любое подобное оборудование также должно гарантировать сверхвысокую надежность и резервирование. потому что поставка любого запасного элемента или компонентов с Земли будет ограничена окнами запуска и длительным временем в пути. Тем не менее, есть один ресурс, который был упущен из виду и который по определению также будет доступен в любой миссии экипажа на Красной планете: сам экипаж.
В недавно опубликованном исследовании Алед Д. Робертс и его коллеги показывают, что белок, полученный из человеческой крови, в сочетании с соединением мочи, пота или слез может склеивать имитацию лунного или марсианского грунта и создавать материал, более прочный, чем обычный бетон, идеально подходящий для строительства. работать во внеземной среде.
На фото: схема, иллюстрирующая идею производства AstroCrete. Источник: Materials Today Bio, 10 сентября 2021 г., 100 136.
Робертс и его коллеги показали, что полученный из плазмы крови белок — сывороточный альбумин человека — может выступать в качестве связующего вещества для имитации лунной или марсианской пыли для производства бетоноподобного материала. В результате новый материал, названный AstroCrete, имел прочность на сжатие до 25 МПа (мегапаскалей), что примерно соответствует 20-32 МПа в обычном бетоне.
Включение мочевины в рецептуру, которая является продуктом биологических отходов, который организм вырабатывает и выделяет с мочой, потом и слезами, может дополнительно увеличить прочность на сжатие более чем на 300%, при этом материал с лучшими характеристиками имеет прочность на сжатие почти 40 МПа. , что намного больше, чем у обычного бетона.
Эта инновационная технология имеет значительные преимущества перед многими другими предложенными методами строительства на Луне и Марсе. Ученые подсчитали, что за двухлетнюю миссию на поверхность Марса экипаж из шести астронавтов сможет произвести более 500 кг высокопрочного AstroCrete. В предлагаемом процессе каждый член экипажа мог бы производить достаточное количество AstroCrete, чтобы расширить среду обитания за счет места для другого члена экипажа, удваивая доступное жизненное пространство с каждой новой миссией.
На фото: процедура производства биокомпозита внеземного реголита (ERB) на основе человеческого сывороточного альбумина (HSA). Биокомпозит из лунной пыли имеет обозначение LHS1 (Lunar Highlands Simulant 1), а биокомпозит из марсианской пыли MGS1 (Martian Global Simulant 1). Источник: Materials Today Bio, 10 сентября 2021 г., 100 136.
Как отмечают авторы, недостатком предложенного ими подхода является ограниченность производства и тот факт, что процесс потенциально может нанести вред самочувствию экипажа.
Сама идея использования крови в качестве связующего не нова. Кровь животных исторически использовалась в качестве клея для раствора. Ученые исследовали лежащий в основе механизм связывания и обнаружили, что белки крови денатурируются или «слипаются», образуя структуру, которая прочно связывает материал вместе.
На фото: (а) Биокомпозит из внеземного реголита и сывороточного альбумина человека, напечатанный на принтере во время испытания на сжатие (б) и после его завершения в). Источник: Materials Today Bio, 10 сентября 2021 г., 100 136.
Как говорит Робертс, первый автор цитируемой работы, «удивительно, что главная проблема космической эры может найти свое решение, вдохновленное средневековыми технологиями».