Астрономія
Технології
Астрономія
Технології

Житло на Марсі запропонували будувати з крові та сліз астронавтів

Матеріалознавці Манчестерського університету вирішили врахувати всі доступні майбутнім поселенцям на Марсі чи Місяці ресурси та запропонували використовувати змішані із реголітом кров, сльози та піт як будівельний матеріал. Зі змодельованого позаземного ґрунту вдалося отримати зв'язані людським білком біокомпозити, які навіть піддаються 3D-друку. У статті, опублікованій у Materials Today Bio, вчені продемонстрували кілька виготовлених деталей, що витримали стискання більш як на 300 відсотків.

Зразки цегли з змодельованого марсіанського та місячного ґрунту, склеєні людською кров'ю і сечею. University of Manchester

Зразки цегли з змодельованого марсіанського та місячного ґрунту, склеєні людською кров'ю і сечею. University of Manchester

Де жити поза Землею?

Загалом астрономи вже приблизно розуміють, куди ми можемо перебратися з Землі. Від землеподібних твердих екзопланет у придатній для життя зоні біля схожої на Сонце зірки, яких лише на відстані десяти парсеків від Землі може бути принаймні чотири, до найбільш очевидних та найближчих варіантів як-то Місяць або Марс. Втім, питання про позаземне життя набуває нових граней, якщо говорити буквально про місцепроживання. Як жити там, де для захисту від впливу космічного випромінювання, сонячних частинок і частих ударів мікрометеорів не дістає магнітосфери та атмосфери? Для довгострокових місій чи навіть переїзду на ПМЖ вкрай необхідно забезпечити себе нерухомістю. Але ж ми розуміємо, що привозити з Землі будівельні матеріали та інвентар є зайвою витратою ресурсів — позаорбітальна доставка вийде вкрай дорогою. Тому вчені наголошують на тому, що майбутнім поселенцям доведеться використовувати реголіт, як основний матеріал для захисту від радіації і метеорів. Але пухка пилова структура доступного на Марсі чи Місяці ґрунту є ледь не найгіршим матеріалом для будівництва — потрібно шукати способів стабілізувати її, щоб та припинила так активно піддаватися ерозії і могла витримати вітри, що іноді на тому ж Масі досягають сотні кілометрів на годину. Також бажано пристосувати її до 3D-друку, адже імовірно, це буде єдиним доступним способом будівництва житла у таких умовах.

Як перетворити реголіт на бетон?

На це відповісти вже набагато легше, аніж на попередні питання: реголіт добре поєднується з різноманітними сполучними речовинами. Однак, знову постає проблема доставки — як забезпечити астронавтів достатньою кількістю матеріалів? Навіщо мучитися із реголітом, якщо все одно доведеться витрачати величезні кошти на доставку додаткових матеріалів? Тому через економію вчені продовжують досліджувати позаземну матеріальну базу на предмет використання для будівництва. Так, наприклад, сингапурські вчені додали у марсовий ґрунт хітозан — речовину, яку можна отримати з екзоскелетів комах та ракоподібних і так на ЗD-принтері отримали модель будинку, гайкового ключа та навіть змогли залатати труби. Все одно астронавтам доведеться везти з собою якесь харчування, а так окрім джерела білку, комахи стануть і будівельним матеріалом.

Втім, на думку, авторів цієї роботи, матеріалознавці не надають належної уваги природним ресурсам, які «виготовляються» самими астронавтами, не зважаючи на їхню доступність у будь-якій місії за визначенням. Вчені нагадають, що протягом тисячолітньої будівельної історії, людство використовувало як клей смоли дерев, казеїн з сиру і колаген з копит та кров тварин. Тому вони вирішили спробувати людський сироватковий альбумін з крові, кератин з волосся та нігтів, колаген зі шкіри, а також сечовину з випорожнень, сліз та поту як природний клей, з яким реголіт врешті отримає необхідні конструкційні властивості.

Як це, жити у будинку зі сліз та крові?

На думку дослідників — дешево і безпечно. Обробка та використання людських ресурсів не має якихось технологічних складностей, а навпаки доповнює життєву екосистему майбутньої колонії. Замішавши у лабораторії імітований реголіт з альбуміном, кератином та сечовиною, дослідники змогли швидко надрукувати кілька деталей струменевим 3D-принтером за температури всього у 65 градусів Цельсію. На відміну від інших запропонованих технологій виробництва сполучних речовин на місці, цей метод дає змогу обійтися без складного обладнання, для ремонту якого, наприклад, астронавтам доведеться 44 хвилини чекати відповіді з Землі, а потім принаймні 26 місяців на доставку нових частин. За розрахунками вчених, в літрі плазми крові людини міститься досить сироваткового альбуміну, щоб виробити приблизно 30 грамів клею для реголіту. Якщо астронавти здаватимуть кров двічі на тиждень, то кожен може виробити приблизно два з половиною кілограми матеріалу на місяць — стандартна цеглинка з червоної глини. Причому готовий матеріал продемонстрував стійкість до тиску у 25 мегапаскалів, а якщо додати сечовину, то витримує майже 40 мегапаскалів і стиснення більш ніж на 300 відсотків. Для порівняння, звичайний земний бетон має міцність на стиск від 20 до 32 мегапаскалів.

Також вчені відмічають екологічність такого матеріалу, адже його можна і компостувати, і повторно використати. На відміну від синтетичних сполучних речовин, які використовуються на Землі — полімери і смола є причиною майже восьми відсотків викидів вуглекислого газу в атмосферу. Тож вчені натякають, що метод можна буде застосувати і для земного будівництва, тим паче, що тут ми вміємо штучно синтезувати такий біологічний матеріал. У майбутньому вони планують заручитися підтримкою лікарів та визначити, як сильно впливатиме позаземне життя на астронавтів, враховуючи екстремальні теплові цикли, низький тиск і високу радіацію, та скільки вони зможуть виробляти плазми у таких умовах без шкоди для здоров'я.

Приблизна схема безвідходного виробництва будівельних матеріалів людськими ресурсами. Aled D.Roberts et al. / Materials Today Bio, 2021

Приблизна схема безвідходного виробництва будівельних матеріалів людськими ресурсами. Aled D.Roberts et al. / Materials Today Bio, 2021

До речі схожа ідея з використання людських ресурсів не лише як робочих рук, вже виникала і в індійських вчених, які надрукували цеглу з місячного ґрунту з додаванням гуарових бобів, людської сечі і спеціальних бактерій. А всі ці задуми можна поєднати із дослідженням інших вчених, про яке ми писали — на їхню думку, астронавтам варто будувати житло біля марсіанських печер, адже з огляду на розрахунки, випромінювання там достатньо для життя принаймні земних фототрофів, а вплив радіації набагато нижчий.