Стоимость транспортировки одного кирпича на Марс оценивается примерно в 2 миллиона долларов США, а это означает, что будущие марсианские колонисты не могут привезти с собой свои строительные материалы, но должны будут использовать ресурсы, которые они могут получить на месте, для строительства и укрытия. Это известно как использование ресурсов на месте (или ISRU) и обычно сосредоточено на использовании рыхлой породы и марсианской почвы (известной как реголит) и разреженных водных отложений. Однако есть один упускаемый из виду ресурс, который, по определению, также будет доступен в любой миссии с экипажем на Красную планету: сами экипажи.
Ученые из Манчестерского университета разработали способ потенциально преодолеть эту проблему, создав бетоноподобный материал из внеземной пыли, а также крови, пота и слез космонавтов.
В их исследовании, опубликованном в Materials Today Bio, показано как белок из крови человека в сочетании с составом из мочи, пота или слез может склеить имитацию лунной или марсианской почвы, чтобы получить материал, более прочный, чем обычный бетон, идеально подходящий для строительных работ во внеземных средах.
Ученые продемонстрировали, что обычный белок из плазмы крови — сывороточный альбумин человека — может действовать как связующее вещество для имитируемой лунной или марсианской пыли, создавая материал, похожий на бетон. Полученный новый материал, названный AstroCrete, имел прочность на сжатие до 25 МПа (мегапаскалей), примерно такую же, как 20–32 МПа у обычного бетона.
Тем не менее, ученые обнаружили, что включение мочевины — биологического отхода, который организм производит и выводит с мочой, потом и слезами — может дополнительно увеличить прочность на сжатие более чем на 300%, при этом наиболее эффективный материал имеет прочность на сжатие почти 40 МПа, существенно прочнее обычного бетона.
Ученые подсчитали, что более 500 кг высокопрочного AstroCrete может быть произведено в течение двухлетней миссии на поверхности Марса командой из шести астронавтов. При использовании в качестве раствора для мешков с песком или плавленых кирпичей реголита каждый член экипажа мог произвести достаточно AstroCrete, чтобы расширить среду обитания для поддержки дополнительного члена экипажа, удваивая доступное жилье с каждой последующей миссией.
Изучение лежащего в основе механизма связывания выявил, что белки крови денатурируют или "сворачиваются", образуя протяженную структуру с взаимодействиями, известными как "бета-листы", которые плотно удерживают материал вместе.