Bakterie mogą pomóc w budowie miast na Księżycu. Potrafią zrobić niezwykłą sztuczkę

Wysyłanie materiałów budowlanych z Ziemi na Księżyc to koszt rzędu dziesiątek tysięcy dolarów za każdy kilogram. Dlatego jednym z najważniejszych celów inżynierii kosmicznej jest wykorzystanie lokalnych zasobów – w tym przypadku: regolitu.

Regolit to drobny, sypki pył pokrywający powierzchnię Księżyca – pozostałość po miliardach lat bombardowania mikrometeorytami. To materiał trudny, ale dostępny w ogromnych ilościach – a więc idealny kandydat do produkcji lokalnych cegieł.

Zamiast importować cegły z Ziemi, można je wytwarzać na miejscu, używając właśnie regolitu. Tyle tylko, że eksperymenty z prawdziwym regolitem są rzadkie – to materiał ekstremalnie cenny i chroniony. Dlatego naukowcy korzystają z tzw. symulantów – ziemskich mieszanek, które wiernie naśladują właściwości regolitu księżycowego.

Koncepcja naukowców z Indyjskiego Instytutu Nauk (IISc), którzy właśnie opublikowali wyniki swoich badań, zakłada wykorzystanie jeszcze jednego składnika, dostarczonego z Ziemi.

Już wcześniej zespół z IISc opracował metodę produkcji cegieł z użyciem bakterii Sporosarcina pasteurii. Ten niepozorny mikroorganizm ma zdolność przekształcania mocznika (produkt ich przemiany materii) i wapnia w kryształki węglanu wapnia – czyli materiału, który naturalnie występuje m.in. w muszlach czy skałach wapiennych. W połączeniu z gumą guar (substancją żelującą pozyskiwaną z fasoli guar) bakterie te potrafiły spoić cząstki regolitu w solidne cegły.

Brzmi nieźle, ale to nie koniec historii. Naukowcy poszli o krok dalej i opracowali inną metodę: spiekanie, czyli podgrzewanie mieszanki regolitu i polimeru (alkoholu poliwinylowego) do bardzo wysokiej temperatury w piecu. Cegły uzyskane w ten sposób były twardsze niż te zrobione z bakterii – ale miały jedną, poważną wadę.

Więcej na Spider's Web:

Cegły księżycowe muszą przetrwać ekstremalne warunki. W ciągu jednego dnia księżycowego (który trwa 29,5 ziemskich dni) temperatura na powierzchni może sięgać od piekielnych 121 stopni C w ciągu dnia do mrożących krew w żyłach –133 stopni C w nocy.

To różnica aż 254 stopni C – wystarczająco, żeby doprowadzić do poważnych naprężeń termicznych w każdym materiale. Do tego dochodzą mikrometeoryty, kosmiczne promieniowanie i brak atmosfery.

Cegły spiekane, mimo swojej wytrzymałości, są kruche. Jak powiedział dr Koushik Viswanathan z IISc: "Jeśli pojawi się pęknięcie i zacznie się rozrastać, cała struktura może się szybko rozpaść." A to nie brzmi jak coś, czego chcieliby doświadczyć astronauci zamieszkujący bazę 380 tys. kilometrów od domu.

Zespół postanowił więc wrócić do bakterii – tym razem nie do produkcji cegieł, ale do ich naprawy. W nowym eksperymencie badacze stworzyli spieczone cegły z symulantu regolitu, a następnie celowo je uszkodzili. Robili w nich dziury, wycinali nacięcia w kształcie litery V i półkola – wszystko po to, by zasymulować typowe uszkodzenia strukturalne.

Na uszkodzone cegły nałożono tzw. „slurry” – gęstą zawiesinę zawierającą bakterie Sporosarcina pasteurii, gumę guar i symulant regolitu. Całość pozostawiono na kilka dni. Efekt? Bakterie wypełniły szczeliny węglanem wapnia i stworzyły biopolimery, które skleiły całość z cegłą. Wynik? Udało się odzyskać od 28 do 54 proc. pierwotnej wytrzymałości mechanicznej cegły.

To nie jest jeszcze poziom „jak nowe”, ale wystarczający, by zatrzymać degradację struktury – a w środowisku, gdzie każda cegła może decydować o życiu i śmierci, to naprawdę coś.

Na razie wszystko działa w laboratorium – ale jak będzie na Księżycu? Czy bakterie będą nadal produkować węglan wapnia w próżni, pod wpływem promieniowania i ekstremalnych temperatur? Tego jeszcze nie wiadomo.

Dlatego naukowcy planują wysłać próbki bakterii w kosmos w ramach indyjskiej misji Gaganyaan, która – jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem – wyniesie trzech astronautów poza orbitę już w 2026 r.

Celem będzie sprawdzenie, czy Sporosarcina pasteurii zachowa swoje właściwości w warunkach mikrograwitacji i promieniowania kosmicznego. To kluczowy krok w kierunku stworzenia samonaprawiającej się księżycowej architektury.

Idea naprawiania cegieł bakterią może wydawać się szalona, ale tak naprawdę to kwintesencja przyszłościowej inżynierii – łączenie biologii z inżynierią materiałową, by budować w miejscach, gdzie człowiek nigdy wcześniej nie mieszkał. Księżycowe kolonie to nie kwestia czy?, ale kiedy?. A jeśli mają powstać w najbliższych dekadach, to bakterie mogą być jednym z najcenniejszych narzędzi, jakie zabierzemy ze sobą.