В ходе предстоящих экспедиций людей на Марс, снижение объема перевозимых грузов и использование марсианских ресурсов станут определяющими для успеха исследований.
Профессор инженерных наук из Техасского университета A&M совместно с исследователями из Университета Небраски-Линкольна разрабатывает биоинженерный синтетический лишайник для выращивания строительных материалов колонистами непосредственно на Марсе.
Доктор Конгруи Грейс Джин, руководитель проекта при поддержке программы NASA Innovative Advanced Concepts, и ее команда много лет работали над созданием живых субстанций, способных самостоятельно формировать стройматериалы. Теперь разработка адаптирована для автономного строительства на Марсе с использованием местного реголита.
Первые исследования по изготовлению стройматериалов на Красной планете.
Исследование Джин может решить проблему транспортировки строительных материалов на большие расстояния при ограниченных ресурсах. Ранее предпринятые попытки создания стройматериалов из марсианского грунта с целью преодоления дефицита оставались непрактичными, так как не учитывали недостаток рабочей силы в первых миссиях.
Предложенные решения заключались в креплении частиц реголита к соединениям магния или сера, а также в использовании геополимеров. Но все эти варианты были ресурсоемкими и недоступными для первопроходцев.
Часть подходов стремилась сократить трудозатраты с помощью микроорганизмов для создания самовоспроизводящихся технологий.
Хотя бактерии и грибы способны соединять частицы в более полезные материалы (такие как кирпичи), у них часто возникают трудности с выживанием. Ранее предпринятые попытки основывались на одном виде микробов, нуждавшемся в тщательном уходе и подкормке, что превращало задачу связывания реголита в заботу о самих микроорганизмах.
Автономная система для Марса
Команда Джин стремилась сократить вмешательство космонавтов в постройку. Созданное ею устойчивое разнородное сообщество способно к полному автономному развитию без дополнительного питания извне.
Используемые гетеротрофные грибы обладают большей выживаемостью по сравнению с бактериями и способствуют образованию биоминералов, связывающих частицы почвы. Фотоавтотрофные азотфиксирующие цианобактерии дополняют синтетический лишайник, преобразуя атмосферный CO₂ и азот в кислород и органические питательные вещества для грибов, а также повышая концентрацию карбонат-ионов, которые грибы связывают со своими клеточными стенками.
Грибы-нитчатики закрывают цикл, предоставляя цианобактериям воду, минералы и углекислый газ. Обе группы организмов выделяют биополимеры, склеивающие частицы грунта.
Выращивание внеземных стройматериалов
«Можно построить искусственное сообщество, моделируя строение природных лишайников. », — объясняет Джин. «Разработан способ производства синтетических лишайников, вырабатывающих биоматериалы для скрепления марсианского грунта в определённые структуры. Благодаря 3D-печати получается создавать разные постройки: здания, жилища, предметы интерьера. ».
Эксперименты показали полную автономность процесса в смеси симулируемого реголита, неорганической жидкости, света и воздуха. После проверки работоспособности технологии специалисты перешли к испытаниям с использованием 3D-печати.
«Эта технология самовоспроизводства открывает огромные возможности для освоения и колонизации других планет на длительное время. », — заключает Джин.