Строительство на Марсе: NASA предлагает использовать синтетический лишайник для автономного преобразования реголита в строительный материал
Во время будущих пилотируемых миссий на Марс поиск способов сократить объемы грузов и использовать местные материалы станет ключевым фактором успешного исследования Красной планеты.
Для решения этой задачи профессор инженерных наук из Техасского университета A&M в сотрудничестве с исследователями из Университета Небраски-Линкольна разрабатывает биоинженерный синтетический лишайник, который позволит колонистам выращивать строительные материалы прямо на Марсе.
Доктор Конгруи Грейс Джин, руководитель проекта при поддержке программы NASA Innovative Advanced Concepts (финансирующей передовые долгосрочные аэрокосмические концепции), и ее команда годами работали над созданием живых субстанций, способных самостоятельно формировать стройматериалы. Теперь они адаптировали свою разработку для автономного строительства на Марсе с использованием местного реголита.
Ранние попытки создания строительных материалов на Марсе
Исследование Джин может стать решением проблемы доставки стройматериалов на огромные расстояния в условиях ограниченных ресурсов. Другие попытки создания материалов из марсианского реголита были направлены на преодоление их нехватки, но оставались непрактичными, так как не учитывали дефицит рабочей силы в первых миссиях.
Предлагаемые решения включали связывание частиц реголита с соединениями магния или серы, а также концепцию геополимеров. Однако все они требовали значительных трудозатрат, непосильных для первых колонистов.
Некоторые подходы пытались минимизировать трудозатраты, используя микроорганизмы для создания самовоспроизводящихся технологий. Хотя бактерии и грибы могут скреплять частицы в более полезные материалы (например, кирпичи), у них часто возникают проблемы с выживаемостью. Предыдущие попытки полагались на один вид микробов, требовавший тщательного ухода и подкормки, что превращало задачу связывания реголита в заботу о микроорганизмах.
Автономная система для Марса
Команда Джин сосредоточилась на минимизации участия астронавтов в строительных работах. Они создали устойчивое многовидовое сообщество, способное к полностью автономному росту без внешних питательных веществ.
Использованные гетеротрофные нитчатые грибы обладают гораздо более высокой выживаемостью, чем бактерии, и способствуют образованию биоминералов, связывающих частицы реголита. Фотоавтотрофные азотфиксирующие цианобактерии дополняют синтетический лишайник, преобразуя атмосферный CO₂ и азот в кислород и органические питательные вещества для грибов, а также повышая концентрацию карбонат-ионов, которые грибы связывают со своими клеточными стенками.
Нитчатые грибы замыкают цикл, поставляя цианобактериям воду, минералы и CO₂. Оба организма выделяют биополимеры, скрепляющие частицы реголита.
Выращивание внеземных стройматериалов
«Мы можем создать синтетическое сообщество, имитируя природные лишайники», — объясняет Джин. «Мы разработали метод производства синтетических лишайников, создающих биоматериалы, которые склеивают марсианский реголит в структуры. Затем с помощью 3D-печати можно изготовить разнообразные конструкции: здания, дома, мебель».
В тестах процесс оказался успешным и полностью автономным, развиваясь в смеси имитированного реголита, неорганической жидкости, света и воздуха. Убедившись в работоспособности технологии, команда приступила к тестированию материала с 3D-печатью.
«Потенциал этой самовоспроизводящейся технологии для долгосрочного освоения и колонизации других планет огромен», — заключает Джин.