Перші будинки на Марсі можуть надрукувати з живого матеріалу: що придумали вчені

Вчені з Гонконзького університету науки і технологій розробили біологічний будівельний матеріал, який у майбутньому може дозволити астронавтам друкувати укриття на Марсі з використанням місцевих ресурсів. Матеріал складається з піску, що імітує марсіанську породу, желатину та спеціально модифікованих дріжджових клітин, які допомагають зв’язувати мінеральні компоненти.

Daily Galaxy пише про дослідження, опубліковане в журналі Chem Circularity.

Навіщо будувати будинки з живого матеріалу

Будівництво на Марсі є складним через надзвичайно низькі температури, сильне радіаційне випромінювання та дуже розріджену атмосферу. Доставка традиційних будматеріалів із Землі вимагала б запуску величезних вантажів і значно ускладнила б підготовку першого поселення.

Саме тому науковці шукають способи максимально використовувати ресурси Червоної планети. Новий підхід передбачає змішування місцевої породи з біологічними компонентами, які можна потенційно відновлювати та використовувати повторно.

Ідея виникла у дослідника Джішена Цю після спостереження за тим, як змінюються властивості матеріалів під час сублімаційного сушіння. За його словами, натхненням стали сублімовані фрукти, які після такого процесу стають твердішими.

Дослідники модифікували дріжджові клітини так, щоб вони виробляли надзвичайно липкі білки. За основу взяли природні механізми, зокрема білки, за допомогою яких мідії прикріплюються до каміння.

Желатин у цій системі виконує роль біологічної основи, яка підтримує клітини та допомагає їм зв’язувати мінеральні частинки. Отриману суміш можна пропускати через сопло 3D-принтера і формувати конструкцію шар за шаром.

Після друку матеріал поміщають в умови, подібні до марсіанських. Вода всередині замерзає, а потім переходить безпосередньо у водяну пару, залишаючи легку пористу структуру, схожу на піну.

Наскільки міцними будуть будинки на Марсі

Поки що експерименти мають лабораторний масштаб: надруковані конструкції були приблизно 45 міліметрів заввишки та 30 міліметрів завширшки. Попри невеликі розміри, матеріал продемонстрував механічні властивості, порівнянні з бетоном низької міцності.

Міцність на стиск становила від 10 до 12 мегапаскалів. Пориста структура водночас дозволяє зменшити масу конструкції, що особливо важливо для майбутнього будівництва за межами Землі.

Джішен Цю вважає, що отриманих показників може вистачити для значно масштабніших конструкцій на Марсі.

«Цього фактично достатньо, щоб побудувати на Землі одноповерхову або двоповерхову будівлю, де сила тяжіння втричі більша, ніж на Марсі».

За словами науковця, через меншу силу тяжіння на Червоній планеті такий матеріал потенційно можна буде використовувати навіть для багатоповерхових конструкцій.

Дріжджі допоможуть переробляти марсіанські будинки

Ще одна перевага технології полягає в можливості створити замкнуту систему виробництва будматеріалів. Старі конструкції потенційно можна буде переробляти, а біологічні компоненти використовувати для створення нових матеріалів.

Модифіковані дріжджі можна вирощувати в контрольованих умовах і повторно застосовувати для наступних будівельних робіт. Це може зменшити залежність майбутніх колоністів від регулярних поставок із Землі.

«Поки живий хоча б один дріжджовий організм, їх можна знову виростити».

Такий підхід відповідає ширшому напряму сучасних космічних досліджень, у якому живі організми розглядають не лише як пасажирів космічних місій. Біотехнології можуть стати інструментом для виробництва матеріалів, переробки відходів і забезпечення ресурсами тривалих експедицій.

Що заважає надрукувати будинок на Марсі

До реального використання технології ще далеко. Поки що матеріал випробували лише на Землі в умовах, які імітують марсіанське середовище, тому невідомо, як модифіковані дріжджі поводитимуться під час тривалого впливу всіх факторів Червоної планети.

Є й проблема з масштабуванням виробництва. Для початку повномасштабного будівництва майбутнім місіям все одно можуть знадобитися сотні тонн вантажів із Землі.

Крім того, розроблений матеріал частково залежить від компонентів, які потрібно доставити із Землі, зокрема желатину. У перспективі дослідникам доведеться знайти спосіб виробляти такі компоненти на місці або замінити їх іншими біологічними матеріалами.

«Я постійно запитую себе: чи існує якийсь фізичний закон або фундаментальний механізм, який завадив би нам це зробити? На цей момент я такого не бачу».

Науковці вважають, що в майбутньому біологія може стати повноцінною частиною інженерних систем на інших планетах. Якщо технологію вдасться масштабувати, перші марсіанські поселення можуть будуватися зовсім не так, як земні міста.

Нагадаємо, на Марсі знайшли органіку віком мільярди років. У давніх породах Червоної планети виявили сполуки вуглецю, які можуть допомогти в пошуках слідів минулого життя.