Dodano: 15 wrzesień 2021r.

Krew, pot i łzy astronautów mogą posłużyć do produkcji „kosmicznego betonu”

Brytyjscy naukowcy opracowali przepis na podobny do betonu materiał budowlany składający się z regolitu, białka obecnego w ludzkiej krwi oraz związku wydalanego wraz z moczem czy potem. AstroCrete, bo tak został nazwany nowy materiał, ma wytrzymałość na ściskanie większą od tradycyjnie wytwarzanego betonu i może posłużyć do budowy przyszłej bazy na Księżycu lub Marsie.

Krew, pot i łzy astronautów mogą posłużyć do produkcji „kosmicznego betonu”

 

Transport ciężkich materiałów na orbitę jest horrendalnie drogi, nie mówiąc już o dłuższych podróżach. Według niektórych szacunków koszt dostarczenia jednej cegły na Marsa sięga około dwóch milionów dolarów. Ceny te w przyszłości prawdopodobnie spadną, ale motywacja do korzystania z lokalnych zasobów jest oczywista.

Na Marsie czy Księżycu znajduje się dużo regolitu – drobnego pyłu powstałego ze zwietrzałej skały, który pokrywa całą powierzchnię tych światów. Z regolitu można stworzyć materiały budowlane, ale brakuje mu oczywistego środka wiążącego. Na łamach pisma „Materials Today Bio” (DOI: 10.1016/j.mtbio.2021.100136) zespół naukowców z Uniwersytetu w Manchesterze przedstawił koncepcję pozyskania środka wiążącego do materiałów budowlanych z ciał astronautów. Nie chodzi tu o żadne składanie ofiar, ale o białko, które można znaleźć w ludzkiej krwi.

Inspiracje średniowieczem

Nowa seria eksperymentów przeprowadzona przez brytyjskich naukowców zaowocowała udanym wytworzeniem materiału przypominającego beton, który pewnego dnia będzie mógł być używany w koloniach pozaziemskich do budowy infrastruktury. Przy użyciu kombinacji symulowanego regolitu z Marsa lub Księżyca, białka z ludzkiej krwi i związku znajdującego się w moczu i pocie, powstał biokompozyt mogący z powodzeniem posłużyć za materiał budowlany.

Wykorzystanie krwi w budownictwie nie jest nowym pomysłem. Krew zwierząt była używana do wiązania zaprawy w średniowieczu, choć nie jest to rozwiązanie, którego można by oczekiwać w epoce podboju kosmosu. Nowe czy nie, może pomóc w rozwiązaniu ogromnego problemu z zakładaniem kolonii poza Ziemią.

- Naukowcy próbowali opracować realne technologie do produkcji materiałów podobnych do betonu na powierzchni Marsa, ale nigdy nie podejrzewaliśmy, że odpowiedź może być w nas – powiedział Aled Roberts z Uniwersytetu w Manchesterze. - To ekscytujące, że główne wyzwanie ery kosmicznej mogło znaleźć swoje rozwiązanie w oparciu o inspiracje średniowieczną technologią – dodał.

AstroCrete – kosmiczny beton

Eksperymenty pokazały, że regolit może być świetnym materiałem budowlanym. Niedawno inny zespół naukowców odkrył, że mocznik – produkt przemiany białek oraz innych związków azotowych, wydalany wraz z moczem i potem, pomaga uplastycznić beton, czyniąc go mniej kruchym i bardziej elastycznym, co ostatecznie skutkuje twardszym materiałem, który lepiej znosi naprężenia mechaniczne. Roberts i jego zespół poszli o krok dalej.

Ich materiał, zwany AstroCrete, wykorzystuje białko zwane albuminą, znajdujące się w ludzkim osoczu krwi, jako spoiwo, tworząc materiał mocniejszy niż tradycyjny beton, doskonale nadający się do prac budowlanych w środowiskach pozaziemskich.

AstroCrete jeszcze przed modyfikacjami z osoczem miał wytrzymałość na ściskanie dochodzącą do 25 megapaskali, czyli porównywalną z wytrzymałością tradycyjnego betonu produkowanego na Ziemi. Dodanie osocza sprawiło, że materiał stał się jeszcze bardziej imponujący, zwiększając wytrzymałość na ściskanie dochodzącą do blisko 40 megapaskali – to znacznie więcej niż zwykły beton.

Astronauci – dawcy osocza

Uczeni w swoich badaniach przetestowali również syntetyczny jedwab pajęczy i albuminę surowicy bydlęcej, które w pewnym momencie mogą być dostępne na innych światach i które również mogą się sprawdzić. Jednak początkowo albumina musiałaby być pobierana od astronautów.

Naukowcy szacują, że w ciągu dwuletniej misji na powierzchni Marsa załoga składająca się z sześciu astronautów mogłaby wyprodukować ponad 500 kilogramów AstroCrete o wysokiej wytrzymałości. Obliczenia naukowców wykazały, że wkład każdego członka załogi zapewniłby wystarczającą ilość materiału budowlanego do rozszerzenia habitatu o miejsce właśnie dla dawcy osocza.

Ale potrzeba dużo dalszych badań. Nie znamy długoterminowych skutków zdrowotnych ciągłego oddawania osocza w środowisku o niskiej grawitacji i wysokim promieniowaniu. Nie wiemy również, ile osocza można w sposób zrównoważony pobrać od jednej osoby i jak może to wpłynąć na jej zdrowie. Może to być jednak rozwiązanie krótkoterminowe. Po utworzeniu bazy osocze może nie być już potrzebne.

„Wierzymy, że biokompozyty z pozaziemskiego regolitu i ludzkiej albuminy mogą potencjalnie odgrywać znaczącą rolę w powstającej kolonii marsjańskiej, ale ostatecznie zostaną zastąpione przez wszechstronne bioreaktory lub inne technologie” - napisali naukowcy w publikacji.

 

Źródło i fot.: University of Manchester