外太空經(jīng)適房：科學(xué)家利用太空塵埃和宇航員血液開發(fā)宇宙混凝土

將一塊磚塊運到火星上可能要花費超過100萬英鎊——這使得未來建造火星殖民地的成本高得令人望而卻步。曼徹斯特大學(xué)的科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一種可能克服這個問題的方法，通過創(chuàng)造一種由外星塵埃以及宇航員的血液、汗水和眼淚制成的混凝土狀材料。

在他們發(fā)表在《今日生物材料》雜志上的研究中，一種來自人類血液的蛋白質(zhì)與來自尿液、汗液或眼淚的混合物，可以將模擬月球或火星土壤粘合在一起，生產(chǎn)出比普通混凝土更堅固的材料，非常適合在外星環(huán)境進(jìn)行建筑工程。

將一塊磚運到火星的成本估計約為200萬美元，這意味著未來的火星殖民者不能隨身攜帶建筑材料，而必須利用在現(xiàn)場獲得的資源建造庇護(hù)所。這被稱為原位資源利用（或ISRU），通常著重于利用松散巖石和火星土壤（稱為地表巖屑）以及稀少的水儲備。然而，有一種被忽略的資源，根據(jù)定義，也存在于任何前往“紅色星球”的載人航天任務(wù)中：船員本身。

在當(dāng)天發(fā)表在《今日生物材料》雜志上的一篇文章中，科學(xué)家們證明了血漿中的一種常見蛋白質(zhì)——人血清白蛋白——可以作為模擬月球或火星塵埃的粘結(jié)劑，產(chǎn)生一種類似混凝土的材料。由此產(chǎn)生的新型材料，稱為AstroCrete，具有高達(dá)25MPa的抗壓強(qiáng)度，與普通混凝土中20-32MPa大致相同。(注：達(dá)到普通混凝土的低強(qiáng)度等級水平)

然而，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，加入尿素---一種身體產(chǎn)生并通過尿液、汗水和眼淚排出的生物廢物---可以進(jìn)一步將抗壓強(qiáng)度提高300%以上，性能最好的材料的抗壓強(qiáng)度約為40MPa，比普通混凝土強(qiáng)度更高。(注：應(yīng)為普通混凝土強(qiáng)度水平)


參與該項目的曼徹斯特大學(xué)Aled Roberts博士表示，與許多其他提議的、在月球和火星上進(jìn)行建造的技術(shù)相比，這項新技術(shù)具有相當(dāng)大的優(yōu)勢。

“科學(xué)家們一直試圖開發(fā)可行的技術(shù)來在火星表面生產(chǎn)類似混凝土的材料，我們從未停止思考，答案可能一直在我們體內(nèi)”，他說。

科學(xué)家們計算出，在為期兩年的火星表面任務(wù)期間，六名宇航員可以生產(chǎn)超過 500公斤的高強(qiáng)度AstroCrete。如果將砂漿用于生產(chǎn)沙袋或熱熔巖屑磚，每個組員可以生產(chǎn)足夠的 AstroCrete 來擴(kuò)大棲息地以支持額外的機(jī)組人員，從而每個延續(xù)任務(wù)可使住房增加一倍。

動物血在歷史上被用作砂漿的粘結(jié)劑。“令人興奮的是，從中世紀(jì)技術(shù)獲得的靈感，太空時代的一項重大挑戰(zhàn)可能已經(jīng)找到了解決方案”，羅伯茨博士說。

科學(xué)家們研究了潛在的粘結(jié)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)血液蛋白質(zhì)變性或“凝結(jié)”，形成一種擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，具有被稱為“β片層”的相互作用，將材料緊緊地結(jié)合在一起。

“這個概念確切的意思是血液凝結(jié)”，羅伯茨博士解釋說。