Цегла для Місяця тепер самовідновлюється завдяки мікробам

Індійські науковці розробили революційний метод ремонту місячної цегли за допомогою бактерій, що може стати ключовим фактором для забезпечення довговічності конструкцій в екстремальних умовах Місяця та відкриває нові перспективи для сталого позаземного будівництва.

Використання місцевих ресурсів для космічного будівництва

Майбутні місячні поселення потребуватимуть стабільних будівельних матеріалів. З розвитком програм постійного заселення Місяця, таких як ініціатива НАСА “Артеміда”, зменшення залежності від матеріалів з Землі стає пріоритетним завданням.

Місячний реголіт представляє цінний місцевий ресурс. Ця порошкоподібна суміш подрібнених мінералів і гірських порід вкриває поверхню Місяця. Використання реголіту як будівельного матеріалу суттєво зменшить вартість космічних місій.

Дослідники з Індійського інституту науки (IISc) раніше вже розробили метод виготовлення цегли з імітаторів місячного ґрунту. Вони використали бактерію Sporosarcina pasteurii, яка здатна метаболізувати сечовину та кальцій, утворюючи карбонат кальцію.

Інноваційні технології виробництва місячної цегли

Науковці застосували два основні підходи до створення цегли з місячного ґрунту. Перший базується на використанні бактерій, а другий – на традиційному спіканні.

При біоцементації бактерії S. pasteurii сприяють утворенню карбонату кальцію. Цей процес відбувається в присутності гуарової камеді, яка виступає зв’язувальним агентом. Результатом стає біобетонна цегла, яка є економічно вигідною та екологічно безпечною альтернативою цементу.

Другий метод, спікання, передбачає високотемпературне нагрівання ущільненого реголіту. Для покращення властивостей матеріалу до нього додають полівініловий спирт. Ця технологія дозволяє отримати надзвичайно міцну цеглу.

“Вона дозволяє отримати цеглу дуже високої міцності, більш ніж достатньої навіть для звичайного житла”, – пояснює Алоке Кумар, доцент IISc і співавтор дослідження. Важливою перевагою спікання є можливість масового виробництва цегли в печах.

Виклики місячного середовища та ремонтні технології

Місячна поверхня створює екстремальні умови для будівельних матеріалів. Температура коливається від +121°C до -133°C. Додатковими факторами руйнування є постійний вплив сонячної радіації та удари мікрометеоритів.

Ці умови можуть спричиняти структурні тріщини у спеченій цеглі. “Спечена цегла крихка. Якщо у вас є тріщина і вона росте, вся конструкція може швидко розвалитися”, – зазначає співавтор дослідження Коушик Вісванатан.

Для вирішення цієї проблеми дослідники знову звернулися до бактерій S. pasteurii. Вони створили експериментальні дефекти у спеченій цеглі та обробили їх суспензією, що містила бактерії, гуарову камедь та імітатор місячного ґрунту.

Протягом кількох днів відбувся вражаючий процес самовідновлення. Бактерії почали генерувати карбонат кальцію в тріщинах і виділяти клейкі біополімери. Ці речовини ефективно закрили дефекти та відновили значну частину початкової міцності матеріалу.

Результати та перспективи бактеріального ремонту

Дослідників здивувала ефективність бактеріального ремонту. “Спочатку ми не були впевнені, чи зможуть бактерії зв’язатися зі спеченою цеглою”, – ділиться Кумар. “Але ми виявили, що бактерії можуть не лише затвердіти суспензію, але й добре прилипати до цієї іншої маси”.

Лабораторні випробування продемонстрували вражаючі результати. Відремонтована цегла зберігала свої властивості при температурах від 100°C до 175°C. Це вказує на потенційну стійкість до теплових навантажень на місячній поверхні.

Проте залишаються питання щодо функціонування бактерій у позаземних умовах. “Одне з головних питань – це поведінка цих бактерій у позаземних умовах… Чи перестануть вони виробляти карбонат? Це все ще невідомо”, – наголошує Кумар.

Майбутні експерименти та застосування

Для відповіді на невирішені питання команда готується до космічного експерименту. Дослідники планують включити бактерії S. pasteurii в майбутню місію Gaganyaan, індійську програму пілотованих космічних польотів.

Метою експерименту є оцінка росту і активності бактерій в умовах мікрогравітації. “Якщо це станеться, то, наскільки нам відомо, це буде перший експеримент такого роду з цим типом бактерій”, – зазначає Вішванатан.

Успішне застосування бактеріальних технологій для місячного будівництва може революціонізувати космічну архітектуру. Ця технологія дозволить не лише будувати, але й підтримувати структури на Місяці без постійного постачання матеріалів із Землі.

Метод також має потенціал для застосування в інших екстремальних середовищах. Подібні підходи можуть бути адаптовані для Марса або для будівництва у віддалених та суворих регіонах Землі, де доставка традиційних будівельних матеріалів є проблематичною.

Поєднання біотехнологій із космічною інженерією відкриває новий напрямок у сталому позаземному будівництві. Цей підхід не лише забезпечує практичні рішення для майбутніх місячних поселень, але й демонструє, як земні організми можуть стати ключовими партнерами людства у космічній експансії.