Iš kraujo ir dulkių. Neįtikėtinos kosminės statybos idėjos

Kadangi brangu ir techniškai sunku pristatyti į Mėnulį ar Marsą bet kokias medžiagas iš Žemės, mokslininkai svarsto įvairias maisto, kuro, energijos ir statybinių medžiagų gamybos iš vietinių žaliavų galimybes

VILNIUS, lapkričio 21 — Sputnik. Apsigyvenimo Mėnulyje projektai jau kuriami. Kitas eilėje — Marsas. Bet ką nors pristatyti ten yra brangu ir techniškai sunku. Todėl mokslininkai svarsto įvairius maisto, kuro, energijos ir statybinių medžiagų gamybos iš vietinių žaliavų, tarp jų ir kolonistų atliekų, galimybes, rašo RIA Novosti autorius Vladislavas Strekopytovas.

Dedamos viltys į vietines medžiagas

Marse nėra tankios atmosferos ir magnetinio lauko. Pirmiesiems naujakuriams reikės saugios priedangos, kad apsisaugotų nuo kosminės spinduliuotės, saulės radiacijos ir mikrometeoritų. Be to, Marse siautėja smėlio audros, o vėjo greitis gali viršyti šimtą kilometrų per valandą. Vienintelė medžiaga, iš kurios galima ką nors pastatyti, yra purios paviršiaus uolienos, Marso regolitas.

Taip pat reikia stabilizatoriaus, rišiklio, kuris suteikia medžiagai tvirtumo. Tuo tarpu žaliavos turi būti plastiškos — toks yra adityvių technologijos reikalavimas.

Stabilizatoriumi paprastai laikomas arba neorganinis cementas, kuris gali būti gautas iš Marso lede esančio vandens, taip pat iš Raudonosios planetos atmosferos anglies dioksido ir azoto, arba biosintetiniai polimerai, tokie kaip vorų šilkas ar albumino baltymas, esantis galvijų kraujyje.

Sumaišytas su krauju

Biologinės kilmės rišikliai (medžių derva, kolagenas iš kanopų, kazeinas iš sūrio, gyvūnų kraujas) tūkstančius metų buvo plačiai naudojami klijams gaminti. Naftos pagrindu pagaminti sintetiniai adhezyvai — pagal istorinius standartus — labai naujas išradimas.

Viduramžiais į statybinius skiedinius dažnai pildavo gyvulių kraujo. XIX amžiuje, sumaišius pjuvenas su jaučio krauju, Prancūzijoje buvo gautas bois durci — sugrūdintas medis. Kaitinant iki 150-200 laipsnių Celsijaus esant slėgiui, iš mišinio buvo pašalinamas drėgmės perteklius. Šiuo atveju albumino molekulės susijungė į oligomerines grandines ir pervėrė visą masę, suteikdamos jai nepaprasto stiprumo. Grūdinta mediena buvo naudojama smulkiems interjero daiktams, baldų dekoro elementams, paveikslų rėmams gaminti. Vienam kilogramui tokios "medienos" prireikė tik apie 130 mililitrų kraujo. Faktiškai tai buvo pirmoji biokompozitinė medžiaga.

XX amžiaus pradžioje amerikiečių kompanija "Haskell Manufacturing" gamino haskelitą — fanerą, suklijuotą hidrofobiniais klijais galvijų albumino pagrindu. Iš jos buvo gaminami orlaivių korpusai, valtys, plūduriuojantys tiltai, taip pat statybinių konstrukcijų elementai.

Ne kartą kilo minčių skerdyklose supiltą kraują, kuris dažniausiai išmetamas arba sudeginamas, panaudoti statybinių blokelių gamyboje, už tai buvo suteikiami patentai. Tačiau visi tokie išradimai liko nepareikalauti — "kruvinos" plytos yra per brangios. Kitas dalykas — Marsas, kurio nevaldo rinkos ranka.

Betonas iš kosmonautų kraujo

Aišku, kad į Raudonąją planetą karvių vežti neketinama. Nors kol kas. Tai reiškia, kad vietoj galvijų teks naudoti žmogaus albuminą. Sumaišę birią medžiagą, pavyzdžiui, Mėnulio ar Marso regolitą, su šiuo baltymu iš žmogaus kraujo, britų mokslininkai gavo biokompozitą, kuris nėra prastesnis už betoną. Jie pavadino jį AstroCrete.

Buvo sukurti du variantai — Mėnuliui ir Marsui, su albumino koncentracija atitinkamai 15 ir 37,5 proc. Gniuždymo stiprumo riba yra nuo 19,5 iki 25 megapaskalių, kaip ir įprastam betonui, o jei pridedama karbamido, tada iki 39,7.

Albuminas — dažniausiai pasitaikantis baltymas žmogaus kraujyje. Jo plazmoje — 40-45 gramai litrui, papildomas jis su greičiu 12-25 gramai per dieną. Remiantis skaičiavimais, litro kraujo užteks 300 gramų kompozitinio betono. Jei kiekvienas astronautas duos kraujo du kartus per savaitę, tai per mėnesį duos apie 2,5 kilogramo kompozito. Per 72 savaites galima pastatyti kambarį dar vienam kolonistui.

Esant šiai technologijai nereikia bioreaktorių ir įrangos sintetinių polimerų gamybai, todėl energijos, vandens ir laiko sąnaudos yra mažesnės. Svarbu, kad gamyba nepriklauso nuo tiekimų iš Žemės. Jei kitos gyvybės palaikymo sistemos veikia normaliai, kolonija galės savarankiškai išplėsti gyvenamąją erdvę arba atkurti sunaikintą.

Biokompozitinė medžiaga su žmogaus albuminu, skirta statyboms Marse (kairėje) ir Mėnulyje (dešinėje)

© Photo : The University of Manchester

Pikantiškas maisto papildas

Surišimo savybės albuminui atsiranda, kai išsiskleidžia kraujo baltymai. Jie susijungia tarpusavyje į plokščias struktūras, žinomas kaip beta lakštai, kurie ir sulaiko medžiagos daleles. Tačiau tam jie turi būti denatūruoti. Tam geriausiai tinka karbamidas — dar vienas AstroCrete komponentas.

Vidutiniškai per dieną žmogus pagamina nuo vieno iki dviejų litrų šlapimo, tai yra 20-35 gramai karbamido. Jį atskiria gyvybės palaikymo sistemoje, kad gaurš švarų vandenį. Tai vertinga žaliava. Juo galima, pavyzdžiui, tręšti augalus. Bet, anot mokslininkų, tam puikiai tinka atmosferinis Marso azotas, o karbamidą geriau naudoti "kruvinam" betonui.

Eilėje — vorai

Kaip alternatyva žmogaus albuminui buvo nagrinėjamas vorų šilkas. Voratinkliopagrindas — tas pats baltymas, iš kurio šilkmedžio šilkaverpis pinakokonus — fibroinas. Jo adhezinės savybės nėra prastesnės nei albumino, o molekulės taip pat formuoja stiprius tinklus dėl vandenilinių jungčių.

Vorai ne kartą buvo siunčiami į kosmosą. Neseniai atliktas eksperimentas — du skirtingos lyties Trichonephila clavipes rūšies individai buvo stebimi TKS du mėnesius — parodė, kad jie be problemų pina voratinklį esant nulinei gravitacijai.

Tačiau variantas su vorais yra sunkesnis. Jiems reikia atskirų patalpų — pakankamai erdvių, kad vienas kitam netrukdytų. Juos reikia prižiūrėti, šerti musių lervomis. Be to, skirtingai nei šilkaverpius, vorus sunkiau veisti. Viskas eina link to, kad teks sukurti sintetinius vorų šilko analogus rekombinantinių baltymų pagrindu.

Marso gyvenvietėje žaliavas teoriškai galima susintetinti bioreaktoriuje, o kad jis nestovėtų be darbo, jis taip pat gali gaminti biokurą, chemikalus, vaistus, maistą, apdoroti žmogaus atliekas. Tačiau kol kas tokių universalių įrenginių nėra ir, matyt, pirmiesiems naujakuriams teks daugiausia pasikliauti savo jėgomis ir vietiniais ištekliais.