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毛骨悚然!科学家提出“火星家园”打造方法:用人类的血液和尿液制成“太空混凝土”

Chloe Ma

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按照马斯克的预想,未来人类将在火星上建立基地,全民移居火星。但是想要搬家,首先必须得有个家。人类在火星上要如何造房子呢?日前,一篇研究提出了一个令人毛骨悚然却又无可厚非的方法:利用宇航员自带的“建筑材料”来造房。这个“建筑材料”,居然是宇航员的血!

在今天发表在Materials Today Bio 上的研究中,一种来自人类血液的蛋白质与来自尿液、汗液或眼泪的化合物结合,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,非常适合建筑工作在外星环境中。

将一块砖运到火星的成本估计约为 200 万美元,这意味着未来的火星殖民者不能随身携带建筑材料,而必须利用他们在现场获得的资源进行建筑和庇护。这被称为原位资源利用(或 ISRU),通常侧重于松散岩石和火星土壤(称为风化层)和稀疏水沉积物的使用。然而,有一种被忽视的资源,根据定义,也可以在任何载人航天任务中使用:宇航员本身。

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科学家认为这是一个可持续的生态循环: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”,图源论文

在这篇研究当中,科学家们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 25 MPa(兆帕)的抗压强度,与普通混凝土中的 20-32 MPa 大致相同。

然而,科学家们发现,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,大大强于普通混凝土。

参与该项目的曼彻斯特大学的 Aled Roberts 博士表示,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。

他感叹道:“科学家们一直在努力开发可行的技术来在火星表面生产类似混凝土的材料,但我们从未停下来进行深入的思考——其实这项技术的答案可能一直在我们体内。”

科学家们计算出,在为期两年的火星表面任务期间,六名宇航员可以生产超过 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。

科学家们研究了潜在的结合机制,发现血液蛋白质变性或“凝结”,形成一种扩展结构,具有称为“β片层”的相互作用,将材料紧紧地结合在一起。

在历史上,人类也曾使用动物血来作为砂浆的粘合剂。这个概念简直令人毛骨悚然,但无可否认,其确实有着可行性。

研究题为"Blood, sweat and tears: extraterrestrial regolith biocomposites with in vivo binders",发表在Materials Today Bio期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590006421000442?via%3Dihub


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