Бактерии помогут построить дома на Марсе из пыли

Почему строить на Марсе из бетона — тупик: честный разбор новой технологии

Освоение другой планеты упирается в одно простое ограничение — вес. Доставка каждого килограмма груза с Земли на Марс стоит десятки тысяч долларов. Традиционный цемент? Нет, спасибо. Спекание реголита при 1000 °C? Слишком много энергии. Решение родилось там, где его никто не ждал — в пробирке с бактериями.

Засада с кальцием

Марсианская пыль и грунт (реголит) по химии похожи на земные породы. Но есть нюанс — оксида кальция там критически мало. А без него хороший бетон не сделать. Ученые из Frontiers in Microbiology предложили обходной путь — использовать биоцементацию. Это природный процесс, когда бактерии скрепляют частицы грунта, выделяя кальцит. Получается песчаник — прочный, устойчивый к перепадам температур и радиации. Недавно я заметил, что эту идею часто называют «марсианским клеем», хотя на самом деле это настоящая биотехнологическая фабрика.

Без биоцемента мы никогда не построим на Марсе ничего крупнее лабораторного модуля. Доставка стройматериалов с Земли — роскошь, которую колония не потянет.

Как это работает: два микроба-строителя

Авторы исследования выделили два механизма. Первый — уреолиз. Бактерия Sporosarcina pasteurii расщепляет мочевину (её можно получить из отходов экипажа) и создает карбонат кальция. Второй — фотосинтез цианобактерии Chroocidiopsis. Она берет углекислый газ из марсианской атмосферы и тоже осаждает цемент. Хитрость в том, чтобы запустить их в связке. Chroocidiopsis вынослива к радиации и засухе, но медленна. Она создает микросреду, а Sporosarcina пашет с высокой эффективностью. Два штамма работают как конвейер: один готовит почву, другой заливает бетон.

Печать домов из бактериальной пасты

Весь процесс предлагают автоматизировать. Робот с многоосевым манипулятором смешивает реголит, бактериальные культуры и питательный раствор. Затем слой за слоем печатает стены или купола. Никакой опалубки — микроорганизмы тут же начинают цементировать грунт. Побочные продукты — кислород от фотосинтеза и аммиак от уреолиза — идут в систему жизнеобеспечения. Кислород для дыхания, аммиак — удобрение для теплиц. Замкнутый цикл, о котором мечтают все марсианские миссии.

Личное наблюдение: когда я читал про эти 3D-принтеры с бактериями, первая мысль — «как они не погибнут под открытым небом?». Оказывается, реголит сам служит щитом от радиации, а Chroocidiopsis устойчива к ультрафиолету. Даже на Земле есть аналоги — схожие бактерии живут в пустыне Атакама или в вечной мерзлоте.

Что может пойти не так

Исследование не скрывает проблем. Микробам придется работать в 0,38 g — гравитация Марса. Как поведет себя биопленка в пониженной гравитации — большой вопрос. Радиация тоже может мутировать штаммы или снизить активность. Кроме того, биореакторы нужно проектировать так, чтобы они не забивались осадком и не требовали ручного обслуживания. Сейчас это чистая теория. Но первые тесты на Земле уже дают прочность на сжатие до 5–7 МПа, что достаточно для стен одноэтажного жилья.

• Сравните: земной бетон марки M150 — 7,5 МПа. Песчаник из бактерий — до 7 МПа. Почти одно и то же.
• Для купола или ангара хватит. Для небоскребов — нет, но кто будет строить небоскребы на Марсе?

Самое смешное — если технология сработает, то первые строители Марса будут не экскаваторы, а колбы с бактериями.

Резюме от автора

Биоцементация — не фантастика и не далекое будущее. Это единственный реалистичный способ возводить крупные сооружения на Марсе без перевозки тонн грузов. Метод дешевый, автономный и вписывается в замкнутый цикл. Осталось проверить его в марсианских условиях. Жду, когда первый робот-печатник с бактериями запустят на полигоне в пустыне — это будет момент истины.