香港科大新突破:酵母+明胶+岩石粉尘造出火星混凝土,强度媲美轻质混凝土
火星上的建筑材料,可能不用再靠从地球运过去了。
香港科技大学土木工程师邱济深带着团队,用火星风化层、基因改造过的酵母和明胶,做了一种3D打印材料。
压缩测试已经通过,强度水平跟轻质混凝土一个级别。你想想,这个强度拿去估算火星上多层可回收结构的承重,是够用的。
这项成果发在期刊《Chem Circularity》上。

这套配方的思路把问题分得很清楚,三样东西各管一摊。
火星风化层是主体,就是盖在火星表面的那层松散尘埃、沙粒、砾石和岩石碎屑。它负责提供体积和质量,核心好处是不用从地球运。
酵母经过基因工程改造,能产出一种粘附蛋白,参考的是贻贝贴在岩石上用的天然胶质。
明胶补完最后一块,既是结构粘合剂,也是酵母的营养来源,让酵母在加工过程中一直活着。

更有意思的是,火星这个极寒环境本来是建造的大麻烦,却被设计成了天然的冷冻干燥机。打印在低温和低压下进行,冰直接升华成蒸汽,而不是先融化。
留下的是一种坚硬轻质的泡沫材料,也省掉了熔化矿物需要的能量。
模拟条件下测出来的抗压强度,跟轻质混凝土相当。那结果会怎样呢?这组数据就成了判断多层火星栖息地承重能力的一个基准。
当然,办法还没到能直接打包发货的程度。
团队自己承认两个主要风险。一个是,基因改造过的微生物能不能在火星的恶劣环境里长期存活。另一个是,整个系统还依赖多少从地球运过去的材料和技术,离真正自给自足还有多远。

为什么要这么较真地就地取材?因为每往火星发射一公斤建筑材料,背后的成本都大得吓人。
酵母加风化层这个配方的逻辑,就是把成本约束变成设计任务书,用目的地本土的能源,让系统保持足够的生物性以便自我复制,而不是等着地球补给。
这种就地取材的思路,地球上也有人在试。
爱尔兰的都柏林圣三一学院,工程师们3D打印出了一种无水泥地质聚合物,据说是爱尔兰第一个。材料是红棕色的,主要用工业废料做出来,完全不碰波特兰水泥。
团队初步估算,跟传统混凝土比,能明显降低隐含碳。这和香港科技大学的思路是直接对应的,都用当地就能拿到的丰富材料,替代高能耗、需要进口的输入物。
更接近的对照是ICON的火星沙丘阿尔法项目。这是美国3D打印建筑公司ICON,用自家的Vulcan打印机,给美国宇航局的CHAPEA模拟驻留任务打印的栖息地。
面积1700平方英尺。虽然它建在地球上,用的也不是真正的火星土壤,但整个结构的设计目标,就是复现人们住在火星基地里的生理和心理体验。
这个项目现在也挂在美国宇航局的奥林匹斯计划下面,这个计划专门推进未来的地外建造基础设施。所以这里面积累的反馈,最终会告诉人们真正的地外栖息地该怎么打。
不管目的地是火星还是爱尔兰,方向其实是一样的。
建筑在当地自己造出材料,把回到工厂和发射台的补给线掐断。
能做到什么程度,就看这套配方在真正的火星环境里能不能也撑住了。


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