Космический бетон из внеземной пыли оказался в два раза прочнее обычного

Ученые создали новый материал, который состоит из внеземной пыли, картофельного крахмала и щепотки соли. В будущем этот материал можно использовать даже для строительства домов на Марсе .

Для реализации самой идеи присутствия человека на Луне и Марсе необходимы надежные и доступные технологии. Важной задачей при этом является производство высокопрочных конструкционных материалов уже на месте — людям нужно обеспечить просторные места проживания с адекватной радиационной защитой. В идеале производство таких материалов будет осуществляться с помощью относительно простых процессов с низким энергопотреблением.

Новый материал — одно из возможных решений. Авторы разработки задействовали картофельный крахмал в качестве связующего вещества в имитации внеземного реголита, чтобы получить высокопрочный биокомпозитный материал под названием StarCrete. Он в два раза прочнее бетона и хорошо подходит для строительства во внеземных условиях.

В статье, вышедшей в Open Engineering, ученые изложили технологию получения нового материала. С помощью этой техники излишки крахмала, производимого в качестве пищи для жителей новых территорий, можно было бы использовать для строительства, объединяя две критически важные системы и значительно упрощая архитектуру, необходимую для поддержания ранних внеземных колоний.

После оптимизации в лабораторных условиях материал на основе лунного и марсианского грунта достиг предела прочности на сжатие 91,7 и 72,0 МПа соответственно, что вполне соответствует характеристикам высокопрочного бетона (> 42 МПа) и превосходит большинство других предлагаемых технологических решений, несмотря на относительно небольшие затраты энергии при производстве. Прочность на изгиб «лунного» и «марсианского» материалов составила 2,1 и 8,4 МПа соответственно — это также сравнимо с обычным бетоном (2,5–4,5 МПа).

Это исследование дополняет предыдущую работу той же группы ученых, где они использовали кровь астронавтов в качестве связующего вещества. Хотя полученный материал имел прочность на сжатие около 40 МПа, что лучше, чем у обычного бетона, у процесса был явный недостаток — для создания материала регулярно нужна была кровь.

Авторы исследования предположили, что, поскольку крахмал является основным компонентом стандартных продуктов питания, таких как рис, картофель и кукуруза, любая устойчивая среда обитания за пределами Земли, вероятно, будет иметь возможность производить крахмал в качестве пищи для обитателей. Чтобы снизить риск неурожая, скорее всего, будет производиться излишек крахмала. И поэтому использование излишков крахмала в качестве связующего вещества для реголита позволит избежать необходимости во вспомогательной инфраструктуре и дополнительном оборудовании для производства строительных материалов. Таким образом, такая интеграция систем производства продуктов питания и строительных материалов сократит потребление энергии и, в конечном итоге, затраты на миссию.

Следующий этап этого проекта — переход из лабораторных условий в реальные. Нужно попробовать использовать материал в наземных условиях.