Przejdź do treści

Czy baza marsjańska zostanie zbudowana z... krwi astronautów?

Biokompozyty księżycowe i marsjańskie

Transport pojedynczej cegły na Marsa kosztuje około 2 mln USD, co sprawia, że ​przyszła budowa kolonii marsjańskiej może być zbyt kosztowna. Aby temu zaradzić, naukowcy z University of Manchester opracowali recepturę na podobny do betonu materiał, który powstaje poprzez połączenie marsjańskiego pyłu z krwią, uryną, potem i łzami astronautów.

Chociaż spoiwa regolitowe mogłyby być produkowane na Ziemi (ex situ) i dostarczane do kolonii, sytuacja w której spoiwa są produkowane in situ przy użyciu zasobów dostępnych na miejscu, mogłaby zapewnić znaczne zmniejszenie masy ładunku oraz zredukować koszt misji. Możliwość produkcji spoiw in situ na bazie biologicznych, syntetycznych polimerów, materiałów nieorganicznych lub cementowych była dyskutowana wcześniej. Proponowane sposoby były jednak zbyt wymagające aby mogły być realistycznie zastosowane. Głównym problemem była konieczność transportu ciężkiego sprzętu i części zamiennych z Ziemi. Zwiększa to złożoność misji, a do tego każdy taki sprzęt musiałby również gwarantować ultra-wysoką niezawodność i nadmiarowość, ponieważ dostawa jakiegokolwiek elementu zastępczego lub komponentów z Ziemi byłaby ograniczona przez okna startowe i długi czas podróży. Jest jednak jeden przeoczony zasób, który z definicji będzie również dostępny w każdej misji z załogą na Czerwoną Planetę: sama załoga.

W niedawno opublikowanym badaniu Aled D. Roberts i współpracownicy pokazują, że białko pozyskane z ludzkiej krwi w połączeniu ze związkiem z moczu, potu lub łez może skleić symulowaną glebę księżycową lub marsjańską oraz stworzyć materiał mocniejszy niż zwykły beton, doskonale nadający się do prac budowlanych w środowiskach pozaziemskich.

Schemat produkcji AstroCrete

Na ilustracji: Schemat ilustrujący pomysł na produkcję AstroCrete. Źródło: Materials Today Bio, 10 September 2021, 100136

Roberts i współpracownicy pokazali, że białko pochodzące z osocza krwi – albumina surowicy ludzkiej – może działać jako spoiwo dla symulowanego pyłu księżycowego lub marsjańskiego w celu wytworzenia materiału podobnego do betonu. Powstały nowy materiał, nazwany AstroCrete, miał wytrzymałość na ściskanie dochodzącą do 25 MPa (megapaskali), mniej więcej taką samą jak 20-32 MPa w zwykłym betonie. 

Włączenie do receptury mocznika, który jest biologicznym produktem odpadowym, który organizm wytwarza i wydala z moczem, potem i łzami, może dodatkowo zwiększyć wytrzymałość na ściskanie o ponad 300%, przy czym najlepiej działający materiał ma wytrzymałość na ściskanie prawie 40 MPa, czyli o wiele większą niż zwykły beton.

Ta innowacyjna technologia ma znaczną przewagę nad wieloma innymi proponowanymi sposobami budowy na Księżycu i Marsie. Naukowcy szacują, że w ciągu dwuletniej misji na powierzchni Marsa załoga składająca się z sześciu astronautów mogłaby wyprodukować ponad 500 kg AstroCrete o wysokiej wytrzymałości. W zaproponowanym procesie, każdy członek załogi mógłby wyprodukować wystarczającą ilość AstroCrete, aby rozszerzyć habitat o miejsce dla kolejnego członka załogi, podwajając dostępną powierzchnię mieszkalną z każdą kolejną misją. 

Wytwarzanie ERB

Na ilustracji: Procedura wytwarzania biokompozytu pozaziemskiego regolitu (Extraterrestrial Regolith Biocomposite, ERB) na bazie albuminy surowicy ludzkiej (Human Serum Albumin, HSA). Biokompozyt utworzony z użyciem pyłu księżycowego ma symbol LHS1 (Lunar Highlands Simulant 1), a biokompozyt utworzony z użyciem pyłu marsjańskiego, MGS1 (Martian Global Simulant 1). Źródło: Materials Today Bio, 10 September 2021, 100136

Jak zauważają autorzy, wadą zaproponowanego przez nich podejścia jest ograniczona produkcja oraz fakt, że proces może być potencjalnie szkodliwy dla dobrego samopoczucia załogi

Sam pomysł wykorzystania krwi jako spoiwa nie jest nowy. Krew zwierzęca była historycznie używana jako spoiwo do zaprawy murarskiej. Naukowcy zbadali leżący u podstaw mechanizm wiązania i odkryli, że białka krwi ulegają denaturacji lub „zsiadaniu”, tworząc strukturę która ściśle łączy materiał.

HSA-ERB

Na ilustracji: (a) Biokompozyt utworzony z pozaziemskiego regolitu i albuminy surowicy ludzkiej wydrukowany na drukarce podczas próby ściskania (b) i po jej zakończeniu c). Źródło: Materials Today Bio, 10 September 2021, 100136

Jak mówi Roberts, pierwszy autor cytowanej pracy, „To ekscytujące, że główne wyzwanie ery kosmicznej mogło znaleźć swoje rozwiązanie w oparciu o inspiracje średniowieczną technologią”. 
 

Więcej informacji: 

Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz

Na ilustracji: Biokompozyty księżycowe i marsjańskie. Źródło: Uniwersytet w Manchesterze

Reklama