Из подручных средств

Освоение Марса – одно из важнейших приоритетов будущей человеческой деятельности в Солнечной системе. Однако желание строить внеземные поселения сталкивается с проблемой логистики. Традиционные методы, например производство обычного цемента или высокотемпературное спекание грунта, требуют больших энергозатрат и сложнейшего оборудования, которое еще предстоит доставить на другую планету.

Решение видят в максимальном использовании местных ресурсов. Марсианский реголит по элементному составу частично схож с земными стройматериалами, но содержит критически мало ключевого компонента – оксида кальция.



Новый подход предлагает обойти это ограничение с помощью биоцементации, или микробиологически индуцированного осаждения карбоната кальция. Это природный процесс: в благоприятных условиях бактерии скрепляют частицы грунта, образуя прочный материал, подобный песчанику. Его прочности и устойчивости к экстремальному марсианскому климату будет достаточно для строительства. Результаты исследования опубликованы в авторитетном научном журнале Frontiers in Microbiology.

Анализ химического состава марсианского реголита, проведенный по данным автоматических миссий, показал: для биоцементации лучше всего подходит кальций. На Марсе его меньше, чем на Земле, но достаточно, если наладить извлечение из местных базальтов.

Авторы исследования выделили два наиболее перспективных биологических механизма. Первый – уреолиз с помощью бактерии Sporosarcina pasteurii, расщепляющей мочевину, источником которой могут стать отходы экипажа. Второй – фотосинтез цианобактерии Chroococcidiopsis, потребляющей атмосферный CO₂.

Ученые предлагают использовать эти микроорганизмы вместе. Выносливая к радиации и засухе Chroococcidiopsis сможет создать защищенную микросреду и производить кислород, что позволит работать более эффективной, но менее устойчивой Sporosarcina pasteurii.


Роботизированные системы с многоосевыми манипуляторами и специальными экструдерами смогут смешивать реголит, бактериальные культуры и питательные растворы, послойно печатая сложные конструкции – купола или стены – прямо на марсианской поверхности.

Эта технология может стать не просто способом строительства, но и частью замкнутого цикла жизнеобеспечения. Побочные продукты процесса – кислород от фотосинтеза и аммиак от уреолиза – можно будет использовать для дыхания и в качестве удобрения для марсианских теплиц.


При этом остаются значительные нерешенные вопросы. Пока не до конца ясно, как поведут себя микроорганизмы в условиях марсианской гравитации и радиации, а также насколько надежными и эффективными окажутся биореакторы в долгосрочной перспективе. Ответы на них станут главной задачей будущих исследований.

---

Андрей Серегин, Naked Science
Иллюстрация: «За рубежом», Midjourney