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行業(yè)創(chuàng)新
外太空經適房:科學家利用太空塵埃和宇航員血液開發(fā)宇宙混凝土
時間:2021-09-29    來源:曼徹斯特大學    分享:
將一塊磚塊運到火星上可能要花費超過100萬英鎊---這使得未來建造火星殖民地的成本高得令人望而卻步。曼徹斯特大學的科學家們現(xiàn)在已經開發(fā)出一種可能克服這個問題的方法,通過創(chuàng)造一種由外星塵埃以及宇航員的血液、汗水和眼淚制成的混凝土狀材料。

將一塊磚塊運到火星上可能要花費超過100萬英鎊---這使得未來建造火星殖民地的成本高得令人望而卻步。曼徹斯特大學的科學家們現(xiàn)在已經開發(fā)出一種可能克服這個問題的方法,通過創(chuàng)造一種由外星塵埃以及宇航員的血液、汗水和眼淚制成的混凝土狀材料。

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在他們發(fā)表在《今日生物材料》雜志上的研究中,一種來自人類血液的蛋白質與來自尿液、汗液或眼淚的混合物,可以將模擬月球或火星土壤粘合在一起,生產出比普通混凝土更堅固的材料,非常適合在外星環(huán)境進行建筑工程。

將一塊磚運到火星的成本估計約為200萬美元,這意味著未來的火星殖民者不能隨身攜帶建筑材料,而必須利用在現(xiàn)場獲得的資源建造庇護所。這被稱為原位資源利用(或ISRU),通常著重于利用松散巖石和火星土壤(稱為地表巖屑)以及稀少的水儲備。然而,有一種被忽略的資源,根據(jù)定義,也存在于任何前往“紅色星球”的載人航天任務中:船員本身。

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在當天發(fā)表在《今日生物材料》雜志上的一篇文章中,科學家們證明了血漿中的一種常見蛋白質---人血清白蛋白---可以作為模擬月球或火星塵埃的粘結劑,產生一種類似混凝土的材料。由此產生的新型材料,稱為AstroCrete,具有高達25MPa的抗壓強度,與普通混凝土中20-32MPa大致相同。(注:達到普通混凝土的低強度等級水平)

然而,科學家們發(fā)現(xiàn),加入尿素---一種身體產生并通過尿液、汗水和眼淚排出的生物廢物---可以進一步將抗壓強度提高300%以上,性能最好的材料的抗壓強度約為40MPa,比普通混凝土強度更高。(注:應為普通混凝土強度水平)

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參與該項目的曼徹斯特大學Aled Roberts博士表示,與許多其他提議的、在月球和火星上進行建造的技術相比,這項新技術具有相當大的優(yōu)勢。

“科學家們一直試圖開發(fā)可行的技術來在火星表面生產類似混凝土的材料,我們從未停止思考,答案可能一直在我們體內”,他說。

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科學家們計算出,在為期兩年的火星表面任務期間,六名宇航員可以生產超過 500公斤的高強度AstroCrete。如果將砂漿用于生產沙袋或熱熔巖屑磚,每個組員可以生產足夠的 AstroCrete 來擴大棲息地以支持額外的機組人員,從而每個延續(xù)任務可使住房增加一倍。

動物血在歷史上被用作砂漿的粘結劑?!傲钊伺d奮的是,從中世紀技術獲得的靈感,太空時代的一項重大挑戰(zhàn)可能已經找到了解決方案”,羅伯茨博士說。

科學家們研究了潛在的粘結機制,發(fā)現(xiàn)血液蛋白質變性或“凝結”,形成一種擴展結構,具有被稱為“β片層”的相互作用,將材料緊緊地結合在一起。

“這個概念確切的意思是血液凝結”,羅伯茨博士解釋說。

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