地外工程的未來在于這種豐富的有機(jī)聚合物。

簡(jiǎn)介：未來火星定居的藍(lán)圖中，科學(xué)家將昆蟲作為太空環(huán)境蛋白質(zhì)的主要期望來源，昆蟲外骨骼也能在材料應(yīng)用中提供原材料。新研發(fā)的方法可以用昆蟲外骨骼中的幾丁質(zhì)制作多用途的建筑材料。

可持續(xù)性和閉環(huán)制造正成為基于地球的制造業(yè)越來越重要的主題，但一項(xiàng)新的研究表明，這些相同的原則也可以用于模擬外星旅行。

新加坡的一個(gè)研究小組利用一種普遍存在的叫做幾丁質(zhì)的有機(jī)聚合物，在從真菌纖維到貝殼的所有東西中都能找到這種聚合物，設(shè)計(jì)出一種稱為“biolith”的低能制造材料它利用火星表土（一種覆蓋固體巖石的松散沉積物混合物）和幾丁質(zhì)的化學(xué)轉(zhuǎn)化溶液來制造一種彈性好、多用途的建筑材料。

從制造工具到建造群體結(jié)構(gòu)，一種像這樣的聚合物可能是地外工程的未來。

在周三發(fā)表在《公共科學(xué)圖書館·綜合》雜志上的研究中，研究人員解釋說，幾丁質(zhì)是地球上第二流行的有機(jī)聚合物（僅次于纖維素），是他們實(shí)驗(yàn)的首選，因?yàn)閹缀蹩梢栽谌魏紊鷳B(tài)系統(tǒng)中找到它。他們說，在外星環(huán)境中，昆蟲可能被用作早期定居者的可持續(xù)蛋白質(zhì)來源，這一點(diǎn)尤其正確。

作者寫道：“昆蟲已被明確確定為潛在火星定居地的關(guān)鍵部分，作為高產(chǎn)量蛋白質(zhì)補(bǔ)充物，滿足人類船員的熱量需求，并處理農(nóng)業(yè)和生物廢物?！?/p>

使用這種材料，研究小組能夠制造出一種扳手，這種扳手能夠以與傳統(tǒng)扳手相同的扭矩?cái)Q緊螺栓。

該團(tuán)隊(duì)還3D打印了一個(gè)受美國宇航局啟發(fā)的微型殖民地結(jié)構(gòu)，以展示這種聚合物的大規(guī)模使用可以用于在火星或月球上制造完整殖民地的方式。雖然棲息地看起來更像一個(gè)陶土香薰器，而不是一個(gè)復(fù)雜的微型聚居地，但研究人員希望這種材料將來也能用于設(shè)計(jì)全尺寸、宜居的聚居地結(jié)構(gòu)。

新加坡技術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院的材料科學(xué)家Javier Fernandez和該研究的主要作者在一份聲明中說，這種可持續(xù)制造的方法有望創(chuàng)造一種“制造業(yè)的新范式”。

這種低能制造材料可能是空間工程的未來。

雖然昆蟲的肉可能成為零食的主食，但作者說，外骨骼的幾丁質(zhì)聚合物實(shí)際上沒有什么營養(yǎng)價(jià)值——這使得將這種副產(chǎn)品重新用作制造工具成為一個(gè)完美的閉環(huán)。

“與所有用于生產(chǎn)生物塑料的生物分子相比，幾丁質(zhì)的提取不會(huì)妨礙或與食物供應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)；相反，它是它的副產(chǎn)品，”研究人員寫道。

為了自己看看這種有機(jī)聚合物在這顆紅色星球上的作用效果，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室進(jìn)行了測(cè)試。

他們是如何做的——為了創(chuàng)造這種多功能聚合物溶液，團(tuán)隊(duì)稱之為“生物層”作為火星表面的風(fēng)化層，他們將幾丁質(zhì)和1%的酸性酸結(jié)合起來，形成一種液體幾丁質(zhì)溶液。

該團(tuán)隊(duì)寫道，可以在火星上使用電解這樣的酸。在這個(gè)溶液中，他們加入了一種火星風(fēng)化層興奮劑，以創(chuàng)造出最終的生物層溶液。

除了低能量的制造外，這種生物層溶液還可以作為三種不同的工程解決方案的聚合物——填充和密封裂縫、鑄造材料以及增材制造(如3d打印)。

該研究小組使用鑄造模型創(chuàng)建了一個(gè)生物層扳手。一個(gè)圖

使用這種材料，該團(tuán)隊(duì)能夠制造一種扳手，可以用與傳統(tǒng)扳手相同的扭矩?cái)Q緊螺栓。

該團(tuán)隊(duì)還3D打印了一個(gè)受nasa啟發(fā)的微型菌落結(jié)構(gòu)，以演示這種聚合物可以用于在火星或月球上制造完整的菌落。雖然這個(gè)棲息地看起來更像是一個(gè)赤陶土的氣味擴(kuò)散器，而不是一個(gè)復(fù)雜的微型殖民地住宅，但研究人員希望這種材料在未來也可以用于設(shè)計(jì)全規(guī)模、適宜居住的殖民地結(jié)構(gòu)。

新加坡技術(shù)與設(shè)計(jì)大學(xué)的材料科學(xué)家哈維爾·費(fèi)爾南德斯，也是該研究的主要作者，他在一份聲明中說，這種可持續(xù)制造的方法將有望創(chuàng)造一個(gè)“制造業(yè)的新范式”。

展望未來——美國宇航局和商業(yè)太空公司都著眼于在未來十年創(chuàng)造地外殖民地，而像我們?cè)诘厍蛏狭?xí)慣的浪費(fèi)、無機(jī)制造不會(huì)在離家如此遠(yuǎn)的環(huán)境中削減它。

利用我們近年來了解到的關(guān)于可持續(xù)性和零浪費(fèi)生活的知識(shí)，本文背后的研究人員希望像生物層這樣的材料能夠提供一種新的可持續(xù)生活方式——無論是在這個(gè)地球上還是在場(chǎng)外。

“這里提出的結(jié)果表明，開發(fā)一個(gè)閉環(huán)、零廢物的解決方案來解決地球上不可持續(xù)的發(fā)展，也可能是我們作為一種星際物種發(fā)展的關(guān)鍵?！?/p>

摘要：鑒于該公司計(jì)劃在2020年代末重新審視月球表面，并在2020年代末進(jìn)行載人火星任務(wù)，關(guān)鍵技術(shù)必須成熟。在延長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的任務(wù)中，現(xiàn)場(chǎng)資源利用是必要的，以最大化科學(xué)回報(bào)和減少成本。雖然這在火星資源匱乏的環(huán)境中提出了一個(gè)明顯更復(fù)雜的挑戰(zhàn)，但它與在地球上開發(fā)資源高效和零浪費(fèi)生態(tài)系統(tǒng)的日益需求相似。在這里，我們利用生物靈感幾丁質(zhì)制造領(lǐng)域的最新進(jìn)展，開發(fā)了一種制造技術(shù)，在火星環(huán)境中的最小的人工生態(tài)系統(tǒng)中支持人類。

BY: inverse

FY:?天空之城

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