太空水泥製程懶人包(來源:Materials Today Bio)
每次一有「移民火星」相關的新研究出來,第一個反應就是「麥特戴蒙你又要慘了」,第二個就是「蟑螂要來了」…
火星上蟑螂很多,請注意居家環境衛生,避免生物性建材(來源:貴家悠、橘賢一/集英社)
製造氧氣才能讓人類活下去,當然是第一要務,不過想要真的在火星上安居樂業,要操心的事簡直像山一樣多,比如說,「住在哪裡?」要在像火星這麼嚴酷的環境中生活,如果能蓋個堅固的房子來住那就太好了。不過想從地球運一批鋼筋水泥到火星去蓋房子,這可不是線上購物滿499免運,運費可是會嚇死人的。以現在來說,送一塊磚頭到火星上的成本大約是兩百萬美元。
不過別擔心!科學家總是有辦法的!其名為「物資現地徵調」!In-situ Resource Utilization!
利用太空人的「血、汗、尿」,跟火星上的「表岩屑」(regolith,覆蓋在固體岩石上面,由塵埃、土壤、碎石混在一起的鬆散結構)攪一攪,就可以在火星上製造出水泥!
研究團隊製造出來的太空水泥樣品(來源:曼徹斯特大學)。
英國曼徹斯特大學化學系與生物科技研究所的Nigel S. Scrutton教授所帶領的研究團隊,開發出了這種「火星血汗水泥」。研究團隊發現,利用「人類血清白蛋白」(human serum albumin)這種血液中的蛋白質,可以將原本鬆散的火星表岩屑的模擬物(同樣成分與結構)緊密結合,成為類似水泥的結構,可以承受25 MPa(每平方公尺2500萬牛頓,或2500噸重)的壓縮強度。目前一般建築用的水泥,強度在20到32MPa之間,所以兩者的強度是接近的。
接著團隊又更改了配方,加入了眼淚、汗水以及尿液裡面都有的成分「尿素」,這下不得了,在某些樣品中,強度可以增加百分之三百!比「宇宙戰艦大和號」的「波動砲」還厲害…平均而言,這「血汗太空水泥」的強度可以達到39.7MPa。
所以,只要能夠供應太空人氧氣與糧食就行,建築材料自動就會生出來。研究團隊的如意算盤如下:
1. 火星環境中有氮氣、二氧化碳以及水,這些都是植物生存所需,可以向麥特戴蒙在「絕地救援」中一樣種馬鈴薯當食物。
2. 只要準備「火星氧氣製造裝置」,加上 1. 中的食物,太空人就可以活下去。
3. 每天叫太空人「捐血」還有「捐尿」,加上火星表面到處都有的表岩屑,就可以製造出建築工地所需要的水泥了。
麥特戴蒙快逃啊~~~(來源:Andy Weir, Ridley Scott/Scott Free Productions)
人體每天可以製造出12-25公克的血清白蛋白,血液裡面的濃度大概是每公升50公克,所以每天抽個250 cc 的血液,白蛋白是可以補得回來的,沒問題!…才怪,就算白蛋白補得回來,其他的成分可沒補那麼快,每天捐血250 cc 會死人的!所以血抽出來後把白蛋白分離出來再灌回體內吧!
研究團隊估計,在不弄死太空人的前提下,一組六位太空人執行兩年的火星任務,利用他們的血、淚與尿,一共可以生產出 500 公斤的太空水泥。
必須提醒的是,上述只是物理上的估算,沒有把太空人的心理陰影面積納入考量。
還有,在火星上用生物材料來當建材,家裡會到處都是蟑螂啊!快住手~~~
這個研究,發表於2021/09/10的「Materials Today Bio」(今日生物材料)期刊。
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