Космический бетон из марсианской пыли и крови астронавтов

Доставка одного кирпича на Марс может стоить более миллиона фунтов стерлингов, что делает будущее строительство колонии на Марсе непомерно дорогим. Ученые из Манчестерского университета разработали способ преодолеть эту проблему, создав бетоноподобный материал из внеземной пыли, крови, пота и слез астронавтов.

В исследовании, опубликованном в Materials Today Bio, белок из человеческой крови в сочетании с соединением из мочи, пота или слез может склеивать имитацию лунного или марсианского грунта, создавая материал прочнее обычного бетона, идеально подходящий для строительства во внеземных условиях.

Стоимость доставки одного кирпича на Марс оценивается примерно в 2 миллиона долларов США, поэтому будущие колонисты не смогут привезти с собой строительные материалы, а будут вынуждены использовать местные ресурсы (in-situ resource utilization, ISRU), такие как реголит и скудные запасы воды. Однако есть один упускаемый из виду ресурс, который по определению будет доступен в любой пилотируемой миссии на Красную планету: сами члены экипажа.

Ученые показали, что обычный белок плазмы крови — сывороточный альбумин человека — может выступать вяжущим для имитации лунной или марсианской пыли. Полученный новый материал, названный AstroCrete, имел прочность на сжатие до 25 МПа, что сопоставимо с обычным бетоном (20–32 МПа).

Было обнаружено, что добавление мочевины — биологического продукта жизнедеятельности, выделяемого с мочой, потом и слезами — может увеличить прочность на сжатие более чем на 300%. Лучший образец показал прочность почти 40 МПа, что существенно прочнее обычного бетона.

Доктор Алед Робертс отметил: «Ученые пытались разработать технологии для производства бетоноподобных материалов на поверхности Марса, но мы не задумывались, что ответ может быть внутри нас».

Расчеты показывают, что экипаж из шести астронавтов за двухлетнюю миссию на Марсе может произвести более 500 кг высокопрочного AstroCrete. Если использовать его в качестве раствора для мешков с песком или спеченных кирпичей из реголита, каждый член экипажа сможет произвести достаточно AstroCrete, чтобы расширить среду обитания для дополнительного члена экипажа, удваивая доступное жилье с каждой последующей миссией.

«Интересно, что серьезная проблема космической эры может найти решение, вдохновленное средневековыми технологиями», — сказал доктор Робертс, напомнив, что животную кровь исторически использовали в качестве вяжущего для раствора.

Исследование механизма связывания показало, что белки крови денатурируют, образуя протяженную структуру с взаимодействиями, известными как «бета-слои», которые прочно удерживают материал вместе. «Концепция буквально заставляет кровь свернуться», — пояснил доктор Робертс.