Kosmisk beton udviklet af rumstøv og astronautblod

At transportere en enkelt mursten til Mars kan koste mere end en million britiske pund - hvilket får den fremtidige konstruktion af en Mars-koloni til at virke uoverkommelig dyr. Forskere ved University of Manchester har nu udviklet en måde at potentielt overvinde dette problem, ved at skabe et betonlignende materiale lavet af udenjordisk støv sammen med blodet, astronauters sved og tårer.

I deres undersøgelse, offentliggjort i dag i Materialer i dag Bio , et protein fra menneskeblod, kombineret med en forbindelse fra urin, sved eller tårer, kunne lime simuleret måne- eller Mars-jord sammen for at producere et materiale, der er stærkere end almindelig beton, perfekt egnet til byggearbejde i udenjordiske miljøer.

Omkostningerne ved at transportere en enkelt mursten til Mars er blevet anslået til omkring 2 millioner USD, hvilket betyder, at fremtidige Mars-kolonister ikke kan bringe deres byggematerialer med sig, men bliver nødt til at bruge ressourcer, de kan skaffe på stedet til byggeri og husly. Dette er kendt som in-situ ressourceudnyttelse (eller ISRU) og fokuserer typisk på brugen af ​​løs sten og Marsjord (kendt som regolit) og sparsomme vandaflejringer. Imidlertid, der er én overset ressource, der vil Per definition, også være tilgængelig på enhver bemandet mission til den røde planet:besætningen selv.

I en artikel offentliggjort i dag i tidsskriftet Materialer i dag Bio , forskere påviste, at et almindeligt protein fra blodplasma - humant serumalbumin - kunne fungere som et bindemiddel for simuleret måne- eller Mars-støv til at producere et betonlignende materiale. Det resulterende nye materiale, kaldet AstroCrete, havde trykstyrker så høje som 25 MPa (megapascal), omtrent det samme som de 20–32 MPa, der ses i almindelig beton.

Imidlertid, forskerne fandt ud af, at inkorporering af urinstof - som er et biologisk affaldsprodukt, som kroppen producerer og udskiller gennem urinen, sved og tårer – kunne øge trykstyrken yderligere med over 300 %, med det bedste materiale med en trykstyrke på næsten 40 MPa, væsentligt stærkere end almindelig beton.

Dr. Aled Roberts, fra University of Manchester, der arbejdede på projektet, sagde, at den nye teknik har betydelige fordele i forhold til mange andre foreslåede byggeteknikker på månen og Mars.

"Forskere har forsøgt at udvikle levedygtige teknologier til at producere betonlignende materialer på overfladen af ​​Mars, men vi stoppede aldrig op med at tænke på, at svaret kunne være inde i os hele tiden, " han sagde.

Forskerne beregner, at over 500 kg højstyrke AstroCrete kunne produceres i løbet af en to-årig mission på overfladen af ​​Mars af en besætning på seks astronauter. Hvis det bruges som mørtel til sandsække eller varmesmeltede regolith-sten, hvert besætningsmedlem kunne producere nok AstroCrete til at udvide habitatet til at understøtte et ekstra besætningsmedlem, fordobling af den tilgængelige bolig for hver efterfølgende mission.

Dyreblod blev historisk brugt som bindemiddel til mørtel. "Det er spændende, at en stor udfordring i rumalderen kan have fundet sin løsning baseret på inspirationer fra middelalderteknologi, " sagde Dr. Roberts.

Forskerne undersøgte den underliggende bindingsmekanisme og fandt ud af, at blodproteinerne denaturerer, eller "krølle, " for at danne en udvidet struktur med interaktioner kendt som "beta-ark", der holder materialet tæt sammen.

"Konceptet er bogstaveligt talt blodfortyndende, " forklarede Dr. Roberts.