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行业创新
外太空经适房:科学家利用太空尘埃和宇航员血液开发宇宙混凝土
时间:2021-09-29    来源:曼彻斯特大学    分享:
将一块砖块运到火星上可能要花费超过100万英镑---这使得未来建造火星殖民地的成本高得令人望而却步。曼彻斯特大学的科学家们现在已经开发出一种可能克服这个问题的方法,通过创造一种由外星尘埃以及宇航员的血液、汗水和眼泪制成的混凝土状材料。

将一块砖块运到火星上可能要花费超过100万英镑---这使得未来建造火星殖民地的成本高得令人望而却步。曼彻斯特大学的科学家们现在已经开发出一种可能克服这个问题的方法,通过创造一种由外星尘埃以及宇航员的血液、汗水和眼泪制成的混凝土状材料。

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在他们发表在《今日生物材料》杂志上的研究中,一种来自人类血液的蛋白质与来自尿液、汗液或眼泪的混合物,可以将模拟月球或火星土壤粘合在一起,生产出比普通混凝土更坚固的材料,非常适合在外星环境进行建筑工程。

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,而必须利用在现场获得的资源建造庇护所。这被称为原位资源利用(或ISRU),通常着重于利用松散岩石和火星土壤(称为地表岩屑)以及稀少的水储备。然而,有一种被忽略的资源,根据定义,也存在于任何前往“红色星球”的载人航天任务中:船员本身。

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在当天发表在《今日生物材料》杂志上的一篇文章中,科学家们证明了血浆中的一种常见蛋白质---人血清白蛋白---可以作为模拟月球或火星尘埃的粘结剂,产生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25MPa的抗压强度,与普通混凝土中20-32MPa大致相同。(注:达到普通混凝土的低强度等级水平)

然而,科学家们发现,加入尿素---一种身体产生并通过尿液、汗水和眼泪排出的生物废物---可以进一步将抗压强度提高300%以上,性能最好的材料的抗压强度约为40MPa,比普通混凝土强度更高。(注:应为普通混凝土强度水平)

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参与该项目的曼彻斯特大学Aled Roberts博士表示,与许多其他提议的、在月球和火星上进行建造的技术相比,这项新技术具有相当大的优势。

“科学家们一直试图开发可行的技术来在火星表面生产类似混凝土的材料,我们从未停止思考,答案可能一直在我们体内”,他说。

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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。如果将砂浆用于生产沙袋或热熔岩屑砖,每个组员可以生产足够的 AstroCrete 来扩大栖息地以支持额外的机组人员,从而每个延续任务可使住房增加一倍。

动物血在历史上被用作砂浆的粘结剂。“令人兴奋的是,从中世纪技术获得的灵感,太空时代的一项重大挑战可能已经找到了解决方案”,罗伯茨博士说。

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

“这个概念确切的意思是血液凝结”,罗伯茨博士解释说。

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