У блока стоит фигурка космонавта.
Увеличить / Ученые смешали хитин — органический полимер, в изобилии встречающийся в членистоногих, а также в чешуе рыбы — с минералом, имитирующим свойства марсианской почвы, чтобы создать новый жизнеспособный материал для строительства орудий и убежищ на Марсе.

Поклонники космоса, мечтающие однажды колонизировать Марс, должны столкнуться с суровой реальностью ограниченных природных ресурсов планеты, особенно когда речь идет о строительных материалах. Группа ученых из Сингапурского университета технологии и дизайна обнаружила, что с помощью простой химии органический полимер хитин— содержащиеся в экзоскелетах насекомых и ракообразных — могут быть легко преобразованы в жизнеспособный строительный материал для основных инструментов и среды обитания. Это потребует минимальных затрат энергии и отсутствия необходимости в транспортировке специализированного оборудования. Ученые описали свои эксперименты в недавняя статья опубликовано в журнале PLOS ONE.

«Изначально технология была разработана для создания круговых экосистем в городской среде», — сказал соавтор Хавьер Фернандес. «Но благодаря своей эффективности, это также самый эффективный и масштабируемый метод производства материалов в замкнутой искусственной экосистеме в чрезвычайно редкой среде безжизненной планеты или спутника».

Как мы сообщали ранее, НАСА объявило об амбициозном плане по возвращению американских астронавтов на Луну и созданию там постоянной базы с прицелом на то, чтобы в конечном итоге отправить астронавтов на Марс. Материаловедение будет иметь решающее значение для успеха лунной программы Артемиды, особенно когда речь идет о материалах, необходимых для строительства жизнеспособной лунной (или марсианской) базы. Бетон, например, требует значительного количества добавленной воды, чтобы его можно было использовать. на месте, и на Луне и Марсе явно не хватает воды. А транспортные расходы будут непомерно высокими. НАСА считает, что это стоит около 10 000 долларов на транспортировку всего фунта материала на орбиту.

Читайте также:
Хакеры консолей шокированы после того, как Министерство юстиции арестовало известных производителей мод-чипов

Поэтому большое внимание уделялось возможности использования материалов, имеющихся на самой Луне, для строительства лунной базы. Предыдущие предложения призывали к 3D-печать цементом Sorel, для чего требуется значительное количество химикатов и воды (расходные материалы), и каменный материал для этого потребуется как вода, так и фосфорная кислота в качестве жидкого связующего. И еще в марте бумага Международная группа ученых предположила, что астронавты, создающие базу на Луне, могут использовать мочевину в своей моче в качестве пластификатора для создания бетонного строительного материала из лунного грунта.

Как и в случае с Луной, любой план по созданию обитаемой базы на Марсе должен использовать производственные технологии, использующие реголит красной планеты. Но авторы данной статьи отмечают, что большинство стратегий наземного производства, которые могут соответствовать всем требованиям, обычно требуют специализированного оборудования и большого количества энергии. Однако «Природа предлагает успешные стратегии адаптации жизни к суровым условиям», — пишут авторы. «В биологических организмах жесткие структуры образуются путем интеграции неорганического наполнителя, поступающего из окружающей среды, при низких затратах энергии (например, карбоната кальция) и включаемого в органическую матрицу (например, хитин) производится с относительно высокими метаболическими затратами ».

Построение модели с помощью напечатанного на 3D-принтере посадочного модуля иллюстрирует возможный сценарий создания среды обитания на Марсе.
Увеличить / Построение модели с помощью напечатанного на 3D-принтере посадочного модуля иллюстрирует возможный сценарий создания среды обитания на Марсе.

Н. Шивэй, С. Дрицас, Дж. Г. Фернандес / PLOS ONE

Фернандес и его коллеги утверждают, что хитин, скорее всего, будет частью любой запланированной искусственной экосистемы, потому что его так много в природе. Это основной компонент, например, чешуи рыб и клеточных стенок грибов, а также экзоскелетов ракообразных и насекомых. Фактически, насекомые уже стали ключевым источником белка для возможной марсианской базы. А поскольку хитиновый компонент насекомых имеет ограниченную пищевую ценность для человека, его извлечение для производства строительных материалов «не препятствует и не конкурирует с поставками пищи», пишут авторы. «Скорее, это побочный продукт».

Читайте также:
Появляется Samsung One UI 3: основные функции

В своих экспериментах исследователи использовали довольно простую химию. Они взяли хитозан, полученный из креветок, растворили его в уксусной кислоте — обычном побочном продукте как аэробной, так и анаэробной ферментации — и объединили его с минеральным эквивалентом марсианской почвы, чтобы создать хитиновый строительный материал. Они проверяли его свойства, создавая из него различные предметы, в первую очередь функциональный гаечный ключ, который они проверяли, затягивая болт с шестигранной головкой. Признавая, что это вряд ли заменит металлические инструменты для некоторых критических космических приложений, он оказался достаточно выносливым, чтобы выдерживать достаточный крутящий момент для небольших повседневных задач.

Думай шире

Затем команда попыталась сформировать материал различной геометрии, чтобы изучить его потенциал в качестве строительного материала с помощью аддитивного производства, начиная от цилиндров и кубов и заканчивая объектами как округлой, так и угловатой формы, включая маленькую гуманоидную фигурку марсианина. Ученые также продемонстрировали, что биолит можно использовать как импровизированный миномет, чтобы эффективно заткнуть небольшое отверстие в трубе. Впоследствии труба в течение нескольких недель не протекала. Наконец, они построили полную 3D-печатную модель одного из возможных вариантов марсианской среды обитания; на это ушло чуть меньше двух часов. Исследователи пришли к выводу, что их результаты продемонстрировали осуществимость таких «замкнутых, безотходных» решений на Марсе.

«Производство с использованием биоинспираторов и экологически чистые материалы — это не технология, заменяющая синтетические полимеры, а технология, определяющая новую парадигму в производстве и позволяющая делать вещи, недоступные синтетическим аналогам», — сказал Фернандес. «Мы продемонстрировали, что они являются ключевыми не только для нашей устойчивости на Земле, но и для одного из следующих крупнейших достижений человечества: нашего превращения в межпланетный вид».

Читайте также:
Внешний аккумулятор Huawei на 12000 мАч с 66 Вт SuperCharge получает сертификат 3C для запуска вместе с серией Mate 40

DOI: PLOS ONE, 2020. 10.1371 / journal.pone.0238606 (О DOI).