Первые дома на Марсе могут напечатать из живого материала: что придумали ученые

Ученые Гонконгского университета науки и технологий разработали биологический строительный материал, который в будущем может позволить астронавтам печатать укрытия на Марсе с использованием местных ресурсов. Материал состоит из песка, имитирующего марсианскую породу, желатина и специально модифицированных дрожжевых клеток, помогающих связывать минеральные компоненты.

Daily Galaxy пишет об исследовании, опубликованном в журнале Chem Circularity.

Зачем строить дома из живого материала

Строительство на Марсе сложно из-за чрезвычайно низких температур, сильного радиационного излучения и очень разреженной атмосферы. Доставка традиционных стройматериалов с Земли потребовала бы запуска огромных грузов и значительно усложнила бы подготовку первого поселения.

Поэтому ученые ищут способы максимально использовать ресурсы Красной планеты. Новый подход предполагает смешение местной породы с биологическими компонентами, которые можно потенциально восстанавливать и использовать повторно.

Идея возникла у исследователя Джишен Цю после наблюдения за тем, как изменяются свойства материалов во время сублимационной сушки. По его словам, вдохновением стали сублимированные фрукты, которые после такого процесса становятся жестче.

Исследователи модифицировали дрожжевые клетки так, чтобы они производили липкие белки. За основу приняли природные механизмы, в частности белки, с помощью которых мидии прикрепляются к камням.

Желатин в этой системе выполняет роль биологического основания, которое поддерживает клетки и помогает им связывать минеральные частицы. Получившуюся смесь можно пропускать через сопло 3D-принтера и формировать конструкцию слой за слоем.

После печати материал помещают в условия, подобные марсианским. Вода внутри замерзает, а затем переходит непосредственно в водяной пар, оставляя легкую ячеистую структуру, похожую на пену.

Насколько крепкими будут дома на Марсе

Пока эксперименты имеют лабораторный масштаб: напечатанные конструкции были примерно 45 миллиметров в высоту и 30 миллиметров в ширину. Несмотря на небольшие размеры, материал продемонстрировал механические свойства по сравнению с бетоном низкой прочности.

Прочность на сжатие составляла от 10 до 12 мегапаскалов. Пористая структура одновременно позволяет снизить массу конструкции, что особенно важно для будущего строительства за пределами Земли.

Джишен Цю считает, что полученных показателей может хватить для более масштабных конструкций на Марсе.

«Этого фактически достаточно, чтобы построить на Земле одноэтажное или двухэтажное здание, где сила тяготения втрое больше, чем на Марсе».

По словам ученого, из-за меньшей силы тяготения на Красной планете такой материал можно будет использовать даже для многоэтажных конструкций.

Дрожжи помогут переделывать марсианские дома

Еще одно преимущество технологии состоит в возможности создать замкнутую систему производства стройматериалов. Старые конструкции можно будет перерабатывать, а биологические компоненты использовать для создания новых материалов.

Модифицированные дрожжи можно выращивать в контролируемых условиях и повторно использовать для последующих строительных работ. Это может снизить зависимость будущих колонистов от регулярных поставок с Земли.

«Пока жив хотя бы один дрожжевой организм, их можно снова вырастить».

Такой подход отвечает более широкому направлению современных космических исследований, в котором живые организмы рассматривают не только пассажиров космических миссий. Биотехнологии могут стать инструментом производства материалов, переработки отходов и обеспечения ресурсами длительных экспедиций.

Что мешает напечатать дом на Марсе

До реального использования технологии еще далеко. Пока материал испытали только на Земле в условиях, имитирующих марсианскую среду, поэтому неизвестно, как модифицированные дрожжи будут вести себя во время длительного воздействия всех факторов Красной планеты.

Есть и проблема с масштабированием производства. Для начала полномасштабного строительства будущим миссиям все равно могут понадобиться сотни тонн грузов с Земли.

Кроме того, разработанный материал частично зависит от компонентов, которые следует доставить с Земли, в частности желатина. В перспективе исследователям придется найти способ производить такие компоненты на месте или заменить их другими биологическими материалами.

«Я постоянно спрашиваю себя: существует ли какой-то физический закон или фундаментальный механизм, который помешал бы нам это сделать? В данный момент я такого не вижу».

Ученые считают, что в будущем биология может стать полноценной частью инженерных систем на других планетах. Если технологию удастся масштабировать, первые марсианские поселения могут строиться совсем не так, как земные города.