Исследователи из Индии разработали биологическую технологию восстановления кирпичей, которые можно использовать для строительства и ремонта лунных и марсианских жилищ в суровых условиях открытого космоса.
Будущие лунные экспедиции планируются уже не как просто облеты нашего естественного спутника. Например, программа «Артемида» NASA направлена на создание постоянного поселения на Луне. Вместо того, чтобы доставлять материалы с Земли, астронавтам придется использовать в изобилии имеющийся лунный грунт или «реголит» — сложную смесь измельченных минералов и горных пород — для строительства сооружений на месте, что позволит сократить расходы на межпланетную транспортировку.
Несколько лет назад исследователи с факультета машиностроения Индийского научного института разработали технологию, которая использует почвенную бактерию Sporosarcina pasteurii для создания строительных материалов из имитации лунной и марсианской почвы. Бактерия превращает мочевину и кальций в кристаллы карбоната кальция, которые вместе с гуаровой камедью склеивают частицы песка или грунта, создавая материалы, похожие на кирпичи. Этот процесс является экологически чистой и недорогой альтернативой обычному цементу.
Впоследствии команда также изучила спекание — нагрев уплотненной смеси имитатора почвы и поливинилового спирта до очень высоких температур для создания более прочных кирпичей. Автор исследования Алоке Кумар считает, что это превосходный способ изготовления кирпичей очень высокой прочности. Спекание — это легко масштабируемый процесс — чем больше размер печи, тем больше кирпичей можно «испечь» одновременно.
Но условия на поверхности Луны чрезвычайно суровы: температура может колебаться от +121°C до -133°C в течение одного лунного дня, а спутник постоянно подвергается воздействию солнечного ветра и метеоритов. Это может привести к появлению трещин в кирпичах, ослабляя построенные из них конструкции. Спеченные материалы достаточно хрупки. Если в них появится трещина и она будет расти, вся постройка может быстро разрушиться.
Чтобы решить эту проблему, команда снова обратилась к бактериям. В рамках нового исследования ученые создали различные типы искусственных дефектов в спеченных кирпичах и залили в них суспензию, состоящую из S. pasteurii, гуаровой камеди и имитатора лунного грунта. Работа опубликована в журнале Frontiers in Space Technologies.
В течение нескольких дней суспензия проникала в дефекты, и бактерия вырабатывала карбонат кальция, который заполнял их. Бактерии также вырабатывали биополимеры, которые действовали как клей, прочно связывая частицы почвы с остатками кирпичной кладки, тем самым восстанавливая большую часть утраченной прочности кирпича. Этот процесс может предотвратить необходимость замены поврежденных кирпичей новыми, продлевая срок службы построенных сооружений.
Ученые обнаружили, что бактериальный субстрат может не только затвердевать в суспензии, но и хорошо прилипать к этой массе. Укрепленные кирпичи выдерживали температуру от +100°C до +175°C.
Один из главных вопросов касается поведения бактерий во внеземных условиях. Не изменится ли их природа в условиях низкой гравитации? Не прекратят ли они выработку карбонатов? Это до сих пор неизвестно.
В настоящее время команда работает над предложением отправить образец S. pasteurii в космос в рамках миссии «Гаганьян», чтобы проверить их рост и поведение в условиях микрогравитации. Это будет первый орбитальный эксперимент с этим видом бактерий.
О том, как биоцемент уже используется на Земле и кому стоит купить Sporosarcina pasteurii для хозяйственных нужд, читайте в материале на нашем сайте.
