Стъпка по стъпка човечеството се приближава към момента, в който най-накрая ще стъпи на Червената планета. Изследователите работят по решаването на практическите въпроси, свързани с живота на Марс: как да се стигне дотам, къде да се намери водът и как да се произвежда храна. След това възниква проблем, който звучи почти банално: след като хората пристигнат, в какво ще живеят?

Първоначално всяко марсианско селище би било лишено от промишлената инфраструктура, необходима за производството на конвенционални строителни материали. Транспортирането на суровини за цяло селище от Земята би изразходвало ценен капацитет на ракетите. Затова всеки сериозен опит за строителство там вероятно ще трябва да разчита до голяма степен на наличните на място ресурси.

Ново проучване предлага необичайна рецепта за изграждане на жилищни съоръжения: смесване на марсиански реголит със свързващо вещество, получено от желатин и генетично модифицирани дрожди, последвано от екструдиране на сместа чрез 3D принтер. И още по-добре – самата планета Марс може да помогне за завършването на задачата. Описаната смес се възползва от ниските температури и изключително разредената атмосфера на планетата. Водата в прясно отпечатаната смес замръзва, след което ледът преминава директно в пара при ниското налягане, оставяйки след себе си втвърдена, пореста структура. При лабораторни изпитания материалът е постигнал якост на натиск от около 12 мегапаскала.

Изследователите са проектирали материала така, че да служи като конструктивна обвивка, а не като напълно готов за обитаване дом. За да може човек безопасно да живее в него, един завършен марсиански дом би се нуждаел още от херметична вътрешна мембрана, изолация, защита срещу радиация, системи за поддържане на живота и други технологии.

Изследователите наричат ​​материала „жив строителен материал на марсианска основа“ (MLBM). Свързващото вещество комбинира желатин с генетично модифицирани Saccharomyces cerevisiae. Протеините, разположени върху дрождевите клетки, спомагат за укрепване на микроскопичните връзки между зърната, докато сублимацията на водата създава пореста, но солидна основа.

Предвидената процедура протича по следния начин. Изследователите биха произвели свързващото вещество на базата на дрожди в изолиран биореактор под налягане, използвайки локално извлечена вода. Роботи биха го смесили с марсиански реголит и биха го подали през принтер, вероятно във временно заграждение, което поддържа материала достатъчно топъл, за да тече. Готовата обвивка след това ще бъде изложена на марсианската среда, за да изсъхне и втвърди.

Изследователите се борят с този проблем от години. 3D-Printed Habitat Challenge на НАСА изследва начини за изграждане на убежища, използвайки материали, достъпни на дестинации като Марс. Освен това проучване на PLOS One от 2020 г. за „марсиански биолит“ изследва свързването на симулиран марсиански реголит с хитозан. НАСА дори финансира изследвания за отглеждане на компоненти на местообитанията от гъбичен мицел.

Досега обаче екипът на Цю е отпечатал само малък сигнален елемент с височина 45 милиметра и ширина 30 милиметра. По-важното е, че са използвали естествен пясък, а не симулант на марсиански реголит.

„Досега от Марс не са донасяни почвени проби (може да се сканира повърхността, но е трудно да се разбере какво е положението под нея); всъщност не знаем доколко автентичен е „симулантът““, споделя той в интервю за ZME Science.

Въздействието на истинските марсиански соли и минерали върху дрождите все още не е изследвано. Циу смята, че радиацията може да се окаже по-сериозната биологична заплаха.

Увеличаването на мащаба на процеса въвежда още една неизвестна величина: гравитацията на Марс.

„Любопитни сме да разберем как ще се отрази (или може би как ще улесни процеса) по-ниската гравитация върху печата“, каза Циу. „За целта ни е необходима тестова установка с намалено гравитационно ускорение (което е истинско предизвикателство и именно затова се надяваме проектът ни да привлече повече внимание). Освен това наличието на по-мащабна тестова среда (ниска температура, съответното атмосферно налягане, пълноразмерен контролер за принтера и пълноразмерен биореактор) също ще бъде от важно значение за следващите ни стъпки.“

Самият отпечатан купол от MLBM не би могъл да задържи атмосфера.

„За да се осигури херметичност, е необходима мембрана, плътно прикрепена към вътрешната повърхност на купола от MLBM“, обясни Цю. Като възможен вариант за такъв вътрешен слой той предложи високоякостен полимерен текстил.

Друг важен аспект е защитата от радиация. Цю отбеляза, че по-дебелите стени, изградени от плътен местен реголит, биха могли да подобрят защитата срещу гама-лъчи и неутронно лъчение. Задържането на повече вода в самия материал също би помогнало за намаляване на въздействието на заредени частици като протони и алфа-частици, поясни той.

Това обаче налага компромис, тъй като процесът на втвърдяване обикновено води до отделяне на водата. Екипът е обмислял варианта за улавяне на сублимиралите пари и повторното им използване. Цю заяви, че подобна система за рекуперация би била от съществено значение, ако методът се адаптира за условията на Луната, където строителите не биха могли да разчитат на постоянен местен източник на вода. Що се отнася до Марс обаче, той уточни, че проектирането на такава система за възстановяване на водата не влиза в настоящия план.

В крайна сметка технологията MLBM е само един от компонентите на по-мащабна система за изграждане на обитаеми съоръжения, включваща херметични мембрани, системи за терморегулация, радиационна защита и други технологии.

Изследователите предвиждат изграждането на триетажна сграда с височина 12 метра, разполагаща със 102 квадратни метра площ и изискваща 93 кубични метра материал MLBM. Според техните изчисления само за свързващото вещество ще са необходими около 1.86 тона материал, доставен от Земята.

Иронията е очевидна. В крайна сметка Марс може да осигури почвата, студа и дори условията, близки до вакуум, необходими за изработването на самите конструкции на сградите. В обозримото бъдеще обаче голяма част от техниката и биологичните ресурси, нужни за превръщането им в домове, все пак ще трябва първо да преодолеят земното притегляне.

Снимка: Unsplash/Wikimedia Commons/Liu et al., Chem Circularity

Виж още: Повече от 10 процента е вероятността изкуственият интелект да убие всички хора през следващите 10 години