据外媒报道,英国曼切斯特大学的一个研究团队开发出了一种全新的地外行星建筑材料,可以大幅降低人类在火星、月球建造庇护所的成本。这种材料由外星尘埃以及宇航员的血液、汗水和尿液组成。
据报道,这项发表在《Materials Today Bio》杂志上的研究显示,来自人类血液的一种蛋白质与尿液、汗液或泪水中的一种化合物相结合,可以将模拟月球或火星土壤粘合在一起,产生一种比普通混凝土更坚固的材料,非常适合在外星环境的建筑工作。
据了解,把一块砖从地球搬运到火星,其成本大概要为200万美元。所以,如果在火星能用现成的材料来建造房屋,那将可节省极庞大的成本。这在建筑业中被称为原位资源利用(ISRU),而在外太空通常侧重于星球上松散岩石和土壤(称为风化层)和稀疏水沉积物的就地使用。然而,还有一种被忽视的资源,那就是宇航员本身。
在这篇研究当中,研究人员证明了血浆中的一种常见蛋白质,也就是人血清白蛋白,可以作为模拟月球或火星尘埃的粘合剂,从而制造出一种类似混凝土的材料。由此产生的新型材料,称为AstroCrete,具有高达25MPa(兆帕)的抗压强度,与普通混凝土中的20-32MPa大致相同。
然而,研究人员还得到了一个惊人的发现,加入尿素(一种人体通过尿液、汗水和眼泪产生和排泄的生物废物)可以进一步将抗压强度提高300%以上,其中性能最好的材料具有抗压强度近40兆帕,大大超过普通混凝土的抗压强度。
科学家认为这是一个可持续的生态循环:比如在火星土壤上种植作物,喂养人类,再利用人类的体液混合火星土壤制成“宇宙混凝土”。
曼切斯特大学材料工程师阿勒德·罗伯茨是该研究的主要负责人。在接受采访时,他表示,“在火星表面生产类似混凝土材料的答案可能一直就在我们体内。与月球和火星上的许多其他拟议建造技术相比,这项新技术具有相当大的优势。”
罗伯茨的研究团队表示,以6名宇航员在火星表面执行为期两年的任务来计算,期间可以生产超过500公斤的高强度AstroCrete。如果用作沙袋的砂浆或热熔风化层砖,每个机组人员可以生产足够的AstroCrete来扩大栖息地以支持额外的机组人员,从而使每个连续任务的可用住房增加一倍。
历史上,动物血液曾经被用作砂浆的粘合剂。科学家们研究了潜在的结合机制,发现血液蛋白变性或“凝结”可形成一种具有相互作用的扩展结构,这种被称为“β-折叠”的相互作用,可将材料紧密地结合在一起。
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