Жильё на Марсе можно будет не везти с Земли и не выплавлять из местной пыли, а печатать из смеси реголита, дрожжей и желатина. Группа исследователей из Гонконга показала 45-миллиметровые тестовые конструкции, которые по прочности приблизились к низкосортному бетону, сообщает The Register. Для космической инженерии это важная деталь: чем меньше энергии и тяжёлого оборудования нужно для стройки, тем реальнее сама стройка.
Работу подготовили исследователи из The Hong Kong University of Science and Technology и The Hong Kong Polytechnic University. Их идея выглядит почти кухонной, если забыть, что речь о Марсе: взять биоинженерные дрожжи, заставить их производить адгезивные белки, добавить искусственный желатиновый гидрозоль как питательную среду, смешать всё это с имитацией марсианского грунта и пропустить через сопло 3D-принтера.
Дальше в дело вступает сама марсианская среда. Смесь образует пенистый материал, который в холодной и сухой атмосфере должен фактически лиофилизироваться: лёд переходит в пар, а структура твердеет. Старший автор работы Цзишэнь Цю из HKUST объяснил, что вдохновился сублимированными фруктами, которые после высушивания становятся твёрже. Получается редкий случай, когда наблюдение из мира еды внезапно оказывается полезным для внеземного строительства.
В лабораторных условиях команда напечатала небольшие «сотовые» образцы высотой около 45 мм. После затвердевания материал показал среднюю прочность на сжатие около 12 МПа и прочность на изгиб около 6 МПа. Это не бетон для небоскрёба и не магический купол для колонии, но уровень низкосортного земного бетона для экспериментального материала из дрожжей, желатина и имитации марсианской грязи выглядит уже не анекдотом, а инженерной зацепкой.
Главное отличие от многих предыдущих подходов — энергия. Один из популярных сценариев строительства за пределами Земли предполагает спекание или плавление реголита: местную пыль нагревают, превращая её в блоки или связанный материал. Проблема очевидна: тепло на Марсе стоит дорого. Его нужно получить, удержать, направить, а оборудование для высокотемпературной обработки надо сначала доставить. По оценке авторов работы, их биопенный подход требует на один-два порядка меньше энергии, чем термическая переработка марсианского или лунного грунта.
Есть и ещё один любопытный штрих: материал потенциально можно разрушать и использовать повторно, если в системе сохраняется хотя бы одна жизнеспособная клетка дрожжей. Звучит как мечта инженера по устойчивым инфраструктурам и кошмар специалиста по планетарной защите одновременно. Сами исследователи не утверждают, что дрожжи легко переживут полный цикл марсианских условий. Скорее речь о принципе: строительный материал может быть не только напечатан на месте, но и частично «перезапущен» биологически, если для этого создать контролируемую среду.
Для IT-аудитории здесь интересен не только космос, а связка технологий. В одной схеме сходятся биоинженерия, материаловедение, роботизированная 3D-печать, автономное производство и ресурсное планирование. Если человечество когда-нибудь будет строить жильё на Марсе, это почти наверняка не будет классическая стройплощадка с бригадой, бетономешалкой и героическим прорабом в скафандре. Ближе к реальности выглядит автоматизированный пайплайн: локальное сырьё, заранее запрограммированные биоматериалы, печатающие системы, датчики контроля прочности и софт, который решает, где печатать несущую часть, где теплоизоляцию, а где оставить место под герметичный модуль.
Ограничений пока больше, чем поводов бронировать билет. Команда тестировала миниатюрные образцы, а не полноценную стену, купол или жилой модуль. В статье отдельно сказано, что проверка удержания давления, необходимого для защиты людей от марсианской среды, не входила в рамки работы. Практическое лунное или марсианское жильё должно совмещать герметичность, механическую прочность, теплоизоляцию, защиту от радиации и пыли, ремонтопригодность и переработку ресурсов. Биопена может стать одним слоем такой архитектуры, но не всем домом сразу.
Поэтому самый трезвый сценарий — гибридные конструкции. Жёсткий каркас, герметичные внутренние модули, экраны от радиации, внешние напечатанные оболочки из местного материала и ремонтные смеси, которые можно производить на месте. Для стартапов и R&D-команд это направление интересно тем, что космические ограничения часто возвращаются на Землю в виде прикладных технологий: низкоэнергетическая печать, лёгкие пористые композиты, биосвязующие, автономные строительные роботы и материалы для удалённых территорий, где доставка цемента и техники тоже превращается в логистическую боль.
До реального дома из дрожжей на Марсе ещё далеко: нужно масштабирование, испытания на герметичность, долговечность, радиацию, пыль, циклы заморозки и ремонта. Но сама логика меняется. Космическая инфраструктура всё меньше похожа на «привезём всё с собой» и всё больше на вычислимую производственную систему, где местный мусор, биология и софт превращаются в строительный процесс. Если этот подход выживет за пределами лаборатории, жильё на Марсе начнётся не с бетона, а с очень странного рецепта.