Το μέλλον στο οποίο οι άνθρωποι θα αποικίσουν τον Άρη πλησιάζει με γοργούς ρυθμούς. Ένα μέλλον με αυτοσυντηρούμενα οικοσυστήματα, αυτόνομα ρόβερ, ελικόπτερα με έλικες που σπάνε το φράγμα του ήχου και ίσως σπίτια κατασκευασμένα από… λάσπη.
Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ ανέπτυξαν μια πιθανή συνταγή για την τρισδιάστατη εκτύπωση κατοικιών στον Άρη, χρησιμοποιώντας αλεσμένο αρειανό πέτρωμα, ζελατίνη και μαγιά με τα δύο τελευταία συστατικά να προέρχονται από τη Γη. Οι ερευνητές αναφέρουν ότι το μείγμα αφού στεγνώσει και σκληρύνει αποκτά αντοχή συγκρίσιμη με εκείνη σκυροδέματος χαμηλής αντοχής και θα μπορούσε στο μέλλον να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή πολυώροφων κτιρίων στον Άρη. Επιπλέον χάρη στη μαγιά το υλικό είναι ζωντανό γεγονός που επιτρέπει την ανακύκλωση και την εκ νέου αξιοποίηση του.
Το περιβάλλον
Γιατί λοιπόν τα σπίτια από λάσπη αποτελούν αντικείμενο συζήτησης για ένα τόσο φουτουριστικό εγχείρημα όσο η δημιουργία μιας αποικίας στον Άρη;
Ένας λόγος είναι το περιβάλλον του Κόκκινου Πλανήτη. Ο Άρης είναι εξαιρετικά ψυχρός, εκτίθεται διαρκώς σε ακτινοβολία και διαθέτει ατμόσφαιρα με πυκνότητα περίπου 100 φορές μικρότερη από εκείνη της Γης. Αυτές είναι μερικές μόνο από τις πολλές ασυνήθιστες συνθήκες που μπορούν να έχουν καταστροφικές συνέπειες για τα οικοδομικά υλικά και τις κατασκευαστικές διαδικασίες που αναπτύχθηκαν στη Γη.
Για παράδειγμα τα συμβατικά πλαστικά, τα σύνθετα υλικά, τα στεγανοποιητικά και τα λιπαντικά που κατασκευάζονται στη Γη απελευθερώνουν παγιδευμένα αέρια και πτητικές ενώσεις, ενώ υποβαθμίζονται γρήγορα στο σχεδόν απόλυτο κενό του Άρη. Επιπλέον, η έντονη υπεριώδης ακτινοβολία (UV) του Ήλιου διασπά τους μοριακούς δεσμούς των οργανικών πολυμερών.
Οι μεγάλες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και οι θερμικές καταπονήσεις θα μπορούσαν τελικά να προκαλέσουν ρωγμές στον δομικό χάλυβα και να οδηγήσουν σε αστοχία των συνδέσεων και των στεγανοποιήσεων. Παράλληλα, το νερό που απαιτείται για την παρασκευή σκυροδέματος θα έβραζε ή θα πάγωνε — και όλα αυτά υπό την προϋπόθεση ότι θα μπορούσαμε καν να βρούμε νερό.
Ωστόσο ως το εξαιρετικά ευρηματικό είδος που είμαστε έχουμε βρει τρόπους να χρησιμοποιούμε στον Άρη υλικά που κατασκευάζονται στη Γη αφού πρώτα τα τροποποιήσουμε εκτενώς και τα προστατεύσουμε με ειδική θωράκιση. Απόδειξη αποτελούν τα έξι ρόβερ που έχουμε στείλει στον Κόκκινο Πλανήτη τα τελευταία 30 χρόνια.
Υπάρχει όμως, τεράστια διαφορά ανάμεσα στην αποστολή ενός μικρού διαστημικού οχήματος και στη μεταφορά αρκετών υλικών ώστε να κατασκευαστεί ένα λειτουργικό κτίριο. Κι εδώ προκύπτει το δεύτερο πρόβλημα: η μεταφορά οικοδομικών υλικών από τη Γη στο Διάστημα είναι απαγορευτικά ακριβή και εξαιρετικά περίπλοκη.
Η νέα προσέγγιση
Για να ξεπεράσουν αυτές τις δυσκολίες, οι αεροδιαστημικοί μηχανικοί και οι επιστήμονες σχεδιάζουν να εφαρμόσουν την τεχνική της Αξιοποίησης Επιτόπιων Πόρων (In-Situ Resource Utilization – ISRU), δηλαδή τη χρήση υλικών που βρίσκονται ήδη στον πλανήτη. Η NASA μελετά ήδη αυτή την προσέγγιση.
Οι επιστήμονες εξετάζουν διάφορες μεθόδους, μεταξύ των οποίων το αρειανό σκυρόδεμα και την τρισδιάστατη εκτύπωση με ρεγόλιθο, το χαλαρό επιφανειακό υλικό που καλύπτει το έδαφος του Άρη. Ωστόσο ορισμένες από αυτές τις λύσεις απαιτούν σημαντικές ποσότητες θερμικής ενέργειας.
Για παράδειγμα το θειούχο σκυρόδεμα το οποίο παρασκευάζεται από άφθονο θείο του Άρη και τοπικό έδαφος απαιτεί τη θέρμανση του θείου μέχρι το σημείο τήξης του στους 115 έως 120 βαθμούς Κελσίου. Η λύση που προτείνουν οι ερευνητές από το Χονγκ Κονγκ η οποία περιγράφεται λεπτομερώς στο επιστημονικό περιοδικό Chem Circularity, καταργεί την ανάγκη θέρμανσης.
Για την παρασκευή του υλικού, οι ερευνητές αναμείξαν συγκεκριμένες αναλογίες άμμου από αλεσμένο αρειανό πέτρωμα και υγρής συγκολλητικής ουσίας. Η συγκολλητική ουσία αποτελείται από ζελατίνη και γενετικά τροποποιημένη μαγιά, η οποία έχει επικαλυφθεί με πρωτεΐνες υψηλής συγκολλητικής ικανότητας.
Η ζελατίνη συγκρατεί τα συστατικά μεταξύ τους και παρέχει ένα περιβάλλον στο οποίο μπορούν να αναπτυχθούν τα κύτταρα της μαγιάς, ενώ η άμμος προσφέρει μάζα και δομική σταθερότητα. Μόλις το μείγμα εξέλθει από το ακροφύσιο του τρισδιάστατου εκτυπωτή, το περιβάλλον του Άρη το αποξηραίνει μέσω ψύξης και εξάχνωσης. Οι υδρατμοί απομακρύνονται αφήνοντας πίσω μικροσκοπικούς πόρους. Το υλικό που προκύπτει είναι ελαφρύ και πορώδες αλλά παρουσιάζει καλή αντοχή.
Οι ερευνητές δοκίμασαν το υλικό τους υπό προσομοιωμένες αρειανές συνθήκες εκτυπώνοντας τρισδιάστατα μικροσκοπικούς θόλους περίπου στο μέγεθος ενός φελλού κρασιού. Οι θόλοι είχαν ύψος 45 χιλιοστά και πλάτος 30 χιλιοστά. Η αντοχή τους μετρήθηκε στα 10 έως 12 megapascals (MPa) τιμή συγκρίσιμη με εκείνη σκυροδέματος χαμηλής αντοχής.
«Επομένως, το υλικό είναι αρκετά ισχυρό ώστε να κατασκευαστεί ένα κτίριο ενός ή δύο ορόφων στη Γη, όπου η βαρύτητα είναι τριπλάσια από εκείνη του Άρη», δήλωσε ο Τζίσεν Κιου, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και πολιτικός μηχανικός στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας του Χονγκ Κονγκ. «Άρα, πιθανότατα θα μπορούσαμε να κατασκευάσουμε με αυτό αρκετά εύκολα ένα πολυώροφο κτίριο στον Άρη».
Φυσικά υπάρχει μεγάλη απόσταση ανάμεσα σε κατασκευές που θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν μόνο παραμυθένια πλάσματα και σε κτίρια κατάλληλα για να κατοικηθούν από ανθρώπους. Παρόλα αυτά η εργασία των ερευνητών παρουσιάζει μια ακόμη πιθανή λύση στο πρόβλημα της στέγασης στον Άρη. Μια διαφορετική ερευνητική ομάδα είχε αναπτύξει νωρίτερα το υλικό Starcrete, ένα υλικό με αντοχή 72 MPa, το οποίο παρασκευάζεται από άμυλο πατάτας, προσομοιωμένο αρειανό έδαφος και μικρή ποσότητα αλατιού που συμπιέζεται σε μορφή τούβλου.
Το Starcrete μπορεί επίσης να ανακυκλωθεί ιδιότητα που διαθέτει και το υλικό τρισδιάστατης εκτύπωσης από το Χονγκ Κονγκ. Η μαγιά από αποσυναρμολογημένες κατασκευές μπορεί να καλλιεργηθεί ξανά μέσα σε βιοαντιδραστήρες. Από την άλλη πλευρά η ομάδα δεν γνωρίζει ακόμη αν η ίδια η ζωντανή μαγιά θα μπορούσε να επιβιώσει στις συνθήκες του Άρη.
Επιπλέον πολλά από τα συστατικά που απαιτούνται για την παραγωγή του τελικού υλικού εξακολουθούν να πρέπει να μεταφερθούν από τη Γη. Αυτό σημαίνει ότι θα χρειαστεί να αποσταλούν στον Άρη εκατοντάδες τόνοι φορτίου και εξοπλισμού, με το ταξίδι να διαρκεί αρκετούς μήνες.
Ας ελπίσουμε ότι, χάρη στις ραγδαίες εξελίξεις στον διαστημικό ανταγωνισμό, αυτό δεν θα αποτελεί τόσο μεγάλο εμπόδιο στο κοντινό μέλλον. Πρόσφατα, η NASA παρουσίασε έναν πειραματικό κινητήρα ιόντων, ο οποίος είναι 25 φορές ισχυρότερος από τους αντίστοιχους κινητήρες που χρησιμοποιούνται σήμερα.
Naftemporiki.gr
Προτιμώμενη πηγή στην Google
Για να εμφανίζονται περισσότερα άρθρα της Ναυτεμπορικής στις αναζητήσεις σας εύκολα και γρήγορα, πρέπει να προσθέσετε το site στις προτιμώμενες πηγές σας. Μπορείτε να το κάνετε πηγαίνοντας εδώ.
