Как делать кирпичи на Марсе без воды
Марсианская почва оказалась идеально приспособлена для изготовления строительных кирпичей благодаря присутствию в ней наночастиц железа - простое ее "спрессовывание" приводит к образованию очень прочных и непроницаемых для воды и воздуха блоков, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.
В последние годы ученые и инженеры НАСА и других космических агентств мира активно обсуждают планы по постройке постоянных обитаемых баз на поверхности Луны и Марса. Главным ключом к обеспечению их автономности и удешевлению постройки специалисты НАСА считают технологии трехмерной печати, позволяющие использовать воду и местные ресурсы - почву, горные породы и газы из атмосферы - для постройки зданий базы прямо на месте.
Подобные принтеры, как показывают опыты на борту МКС и на Земле, позволяют напечатать почти все необходимое для жизни колонистов на Марсе, а также большую часть инструментов и прочих мелких бытовых приборов и "орудий труда". Как отмечает Брайан Чоу (Brian Chow) из университета Калифорнии в Ла-Хойе (США), одной из главных проблем при постройке базы на Марсе или Луне будет поиск главного реагента для всех строительных материалов - обычной пресной или даже соленой воды.
Почвы Марса, как показывают замеры нейтронных детекторов на борту зонда MRO и марсохода Curiosity, фактически не содержат воды, крупные залежи которой встречаются только в полярных шапках красной планеты, посадку куда осуществить крайне сложно из-за почти полного отсутствия атмосферы у красной планеты. Все это заметно ограничивает список зон, где НАСА, Элон Маск или другие "покорители Марса" могут построить базу или первый внеземной город.
Чоу и его коллеги нашли неожиданно простое решение для этой проблемы, экспериментируя с аналогами марсианской почвы, изготовленных в лабораториях Центра космических полетов НАСА имени Маршалла по данным, собранным зондами "Викинг" в 1970 годах и первыми марсоходами НАСА в начале текущего столетия.
Эти "марсианские" почвы состоят перемолотых выбросов вулканов на Гавайских островах, наночастиц железа и некоторых других минералов, найденных НАСА на реальном Марсе. Изучая то, что происходит с этой почвой при нагреве до высоких температур и сжатии до больших давлений, ученые обнаружили, что возник материал, приближающийся по своей прочности к армированному бетону и обожжённым силикатным кирпичам.
Пытаясь понять, как это произошло, команда Чоу просветила получившиеся "кирпичи" при помощи рентгена и изучила внутреннюю структуру молекул, составлявших основу этой спрессованной почвы.
Оказалось, что ключевую роль в формировании будущих стройблоков для марсианской базы играли не высокие температуры, а наночастицы железа и давление. Дальнейшие опыты показали, что простое сдавливание почвы при помощи пресса заставляет эти частицы склеиться друг с другом и образовать прочный каркас, пустоты которого заполняются зернами песка и перемолотыми вулканическими породами.
Как отмечают Чоу и его коллеги, если марсианские породы содержат в себе аналогичное количество наночастиц, то тогда проблема "печати" базы будет достаточно простой - для ее изготовления нужен будет только трехмерный принтер, способный печатать кирпичи из более крупные структурные элементы. В противном случае, будущие колонисты могут привезти с собой запасы наночастиц и использовать их для изготовления подобных стройматериалов из почвы.