• 12月23日 星期一

建立火星基地是否可行?科学家有了新发现,这将变得不再遥远,

近些年各个国家都对火星充满足够的观测热情,是因为她的大气、气候以及其他特点,都使我们十分关心其上面是否存在原始生命。通过对火星的初步认识,我们知道火星表面是没有生命体存在的,但是火星地表以及地冠是否存在细菌,还需要进一步考察。


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观测考察火星,不仅是让我们更了解宇宙的奥秘,更是在未来要让殖民火星成为现实。毕竟地球上自然资源有限是一个严峻现实,特别是在建筑材料方面。来自新加坡工业与设计大学的一组科学家发现,利用简单的化学,有机聚合物甲壳素-昆虫和甲壳类动物的外骨骼中含有的物质--可以很容易地转化为可行的建筑材料。而用这样的材料需要耗费的能源不多,也不需要运输专门设备将建筑材料运送到火星。

“这项技术最初是为了在城市环境中创造循环生态系统而开发的,”哈维尔·费尔南德斯解释说,“但由于它的效率很高,它也是在一个封闭的人工生态系统中,或者在一个无生命星球或卫星,资源极其稀少的环境中生产材料的最有效和最可行的方法。”

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在不久前,美国宇航局宣布一个雄心勃勃的计划,打算将美国宇航员送回月球并在那里建立永久基地,这是一项伟大的工程,世界上只有大国才会有这样的技术和能力。

我们知道,火星上的环境是极其恶劣的。最低温度达到-87℃,要想在火星上生存,所必须的材料必需能承受其上恶劣的环境。而材料科学将对火星殖民计划的成功至关重要,特别是在建造一个可行的火星基地所需的材料方面。在地球,混凝土需要大量的额外水才能在原地使用,而且火星上的水供应明显不足,而且运输成本会高得令人望而却步。

根据美国宇航局估计成本,10000美元只能将1磅物质送入轨道。因此,利用火星上现有的材料建造基地的可能性一直备受关注。过去有人提出,用三维打印技术,水泥作为材料,这需要大量的化学品和水,以及类岩材料,这需要水和磷酸作为液体粘合剂。

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早在三月份由国际科学家组成的团队建议,在月球上建立基地的宇航员可以用尿液中的尿素作为增塑剂,从月球土壤中制造出一种类似混凝土的建筑材料。

月球同火星一样,要建立可居住基地,都必须利用其上现有的资源,这就需要特殊技术和材料。但是大多数符合标准的陆地制造策略通常需要专门的设备和大量的能源。

虽然人类无法想出有效的办法解决这一难题,但是,大自然告诉了我们成功的策略,以适应恶劣的环境。在生物有机体中,通过将无机材料以较低的能源成本(如碳酸钙)在环境中反应,并以较高的代谢成本将其与有机基质(如甲壳素)结合而形成的刚性结构。

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费尔南德斯和他的同事认为甲壳素很可能是任何计划中的人工生态系统的一部分,因为它的特性是如此丰富。例如,它是鱼类鳞片和真菌细胞壁的主要组成部分,也是甲壳类动物和昆虫的外骨骼。

现在看来,在以后人类的火星基地,昆虫是重要的蛋白质来源。昆虫的甲壳素成分对人类而言,营养价值有限,科学家可以提取甲壳素来制造建筑材料,因为它只是昆虫的副产品,所以这不会发生食物供应竞争。

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研究人员在实验中用简单的化学手段,从虾中提取到壳聚糖,然后将其溶解在乙酸中,并将其产生的副产品与与火星土壤的矿物结合,形成壳聚糖建筑材料。研究人员用这种材料制作工具来测试可用性,事实证明,它足够坚韧,足以为日常小任务提供足够的扭矩。

科学家已经证明,利用这种技术不仅对我们在地球上的可持续性至关重要,而且也是人类下一个最大的成就之一,可能在未来某一天,人类会成为星际公民。

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