Команда ученых из Гонконгского университета науки и технологий и Гонконгского политехнического университета предложила новый способ создания строительных материалов для возведения жилья на Марсе. Исследование опубликовано в журнале Chem Circularity.

Вместо традиционного обжига марсианского грунта при температуре свыше 1000 градусов Цельсия, что требует значительных энергетических затрат, инженеры предложили использовать смесь из песка, желатина и живых дрожжей. Затвердевание материала происходит благодаря экстремально низким температурам Марса, через процесс сублимации. По словам инженера-строителя Джишена Цю, идея возникла благодаря наблюдению за сублимированными фруктами, которые становятся твердыми после удаления влаги.

Основу материала составляет обычный песок, а клейкую структуру обеспечивают желатин и генетически модифицированные дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Дрожжи получили способность производить белки, похожие на те, которыми мидии крепятся к скалам. Во время изготовления смесь нагревают до 37°C, а затем резко охлаждают до -30°C при давлении 0,01 атмосферы. Вода в материале мгновенно испаряется, образуя пористую, но прочную структуру с порами около 5 микрометров. Это позволяет уменьшить вес конструкции без потери прочности.

Благодаря белкам дрожжей прочность материала на сжатие выросла на 170% по сравнению с аналогами без биологических компонентов. Во время испытаний материал достигал прочности на сжатие в 12 мегапаскалей и прочности на изгиб в 6 мегапаскалей. По словам Джишена Цю, этого достаточно для строительства одно- или двухэтажных зданий на Земле, а на Марсе, где гравитация в три раза меньше, можно возводить и многоэтажные сооружения.

Главное преимущество нового материала — минимальное энергопотребление: для изготовления одного кубического метра требуется всего 0,02–0,12 гигаджоулей энергии, что в десятки раз меньше, чем при обжиге породы. Солнечная батарея, которая потратила бы несколько дней на спекание грунта, позволяет изготовить этот материал менее чем за час. Кроме того, блоки можно перерабатывать: после четырех циклов измельчения, растворения желатина и повторного замораживания материал сохранял прочность на уровне 11,8 мегапаскалей, а дрожжи оставались живыми. Исследователи подчеркивают, что даже одна живая клетка позволяет восстановить дрожжи для следующего строительства.

"Этого действительно достаточно для строительства одно- или двухэтажного здания на Земле, где гравитация в три раза выше марсианской. Так что на Марсе из этого материала можно легко возводить многоэтажные дома", — отметил Джишен Цю.

Несмотря на успехи, технология имеет ограничения. Для изготовления одного кубического метра материала нужно доставить с Земли около 20 килограммов ингредиентов, в том числе желатин. Кроме того, исследование проводили на обычном песке, а не на настоящем марсианском реголите, соли которого могут быть токсичны для микроорганизмов. В будущем команда планирует проверить устойчивость дрожжей к космической радиации и провести испытания в условиях пониженной гравитации.