Для строительства на Марсе инженеры предложили биоматериал на основе песка, желатина и пекарских дрожжей. Смесь протестировали при условиях, близких к марсианской атмосфере. Она требует значительно меньше энергии, чем плавление местного грунта. Об этом сообщает издание Naked Science.
Обитаемые базы на Красной планете возводить крайне сложно. Транспортировка привычных материалов с Земли слишком дорога — ракеты ограничены по весу. Поэтому ставка делается на реголит, доступный на месте.
До этого марсианскую пыль пытались плавить или обжигать в кирпичи, нагревая до более чем 1000 °С. Такой подход предполагает громоздкое оборудование и огромные затраты энергии, которой на планете почти нет. Нужны были иные методы строительства в холоде.
Специалисты по биологии искали способ приспособить живые организмы. Микробы могут действовать как микроскопические фабрики и связывать породу при низких температурах. Однако никто точно не проверял, затвердеет ли состав и сохранит ли прочность при марсианском холоде и очень слабом давлении.
Команда биологов и инженеров сделала биобетон, используя имитацию марсианского грунта, без сильного нагрева. Итоги опубликованы в журнале Chem Circularity. В смесь вошли песок, жидкий клей из свиного желатина и генетически измененные пекарские дрожжи. Их запрограммировали выделять липкие белки, структурно похожие на те, что помогают мидиям удерживаться на камнях в море.
Затем состав поместили в вакуумную камеру и выдавили через сопло 3D-принтера. Установка имитировала чужой климат: давление — одна сотая атмосферы, температура — до -30 °С. Влага в новом составе замерзала и сразу становилась паром, не задерживаясь в жидком состоянии. В результате формировалась жесткая пористая структура.
После высыхания небольшие блоки показали высокие механические свойства. Они выдерживали нагрузку 10–12 мегапаскалей — уровень обычного бетона. По математической модели, кубометр такого биоматериала требует от 0,02 до 0,12 гигаджоуля тепла. Это в десятки раз меньше, чем нужно традиционным печам для запекания пыли.
Напечатанные блоки дробили под прессом и снова смешивали обломки с водой. Дрожжи внутри затвердевшего песка не погибли от вакуума и холода, а впали в спячку. Когда добавили воду, микроорганизмы проснулись и опять выделили клей. Материал перерабатывали четырежды, прочность не падала. Пока неясно, сколько они останутся живыми под жесткой марсианской радиацией и при многолетних перепадах температур.
Авторы научной работы пришли к выводу, что биологическая 3D-печать подходит для низкого давления и холода. Но составу требовались животный желатин, а микробам — подкормка, доставленная с Земли. Кроме того, материал получился пористым: он не удержит кислород и давление атмосферы внутри возможного дома. В стены придется встраивать герметичные мембраны.
Исследователи продемонстрировали необычный способ создания построек при экстремально низких температурах и в вакууме. Дрожжевые грибки вместе с животным белком заменили энергозатратные печи. В дальнейшем разработчики хотят отказаться от животных составляющих и опираться только на микробов.