Es ist schwer zu leugnen, dass wir auf eine Zukunft mit einer menschlichen Präsenz auf dem Mars zusteuern. Doch um eine nachhaltige Präsenz zu entwickeln, sind eine Vielzahl technischer Probleme zu lösen. Eines dieser Probleme betrifft die Herstellung und den Bau.
Wir können nicht alles, was die Menschen brauchen, zum Mars schicken. Wir brauchen eine Möglichkeit, Strukturen, Werkzeuge und andere Dinge aufzubauen.
Eine neue Studie sagt, wir könnten es gebrauchen Chitin für Baumaterial. Chitin ist bekannt als das Material, aus dem Gliederfüßer-Exoskelette bestehen, obwohl es auch in vielen anderen Lebensformen vorhanden ist und ein wichtiger Bestandteil der Zellwände von Pilzen ist. Die Studie besagt, dass Chitin für Gebäude und für Werkzeuge verwendet werden könnte.
Der Titel der neuen Forschung lautet „ Marsbiolith: Ein bioinspiriertes Regolith-Komposit für die geschlossene außerirdische Herstellung .“ Der Hauptautor ist Javier Fernandez von der Singapore University of Technology and Design. Das Paper ist in der Zeitschrift PLOS One erschienen.
Chitin ist ein übliches Polymer hier auf der Erde. Laut einer Pressemitteilung, in der diese neue Forschung angekündigt wird, wird Chitin „… von Organismen in den meisten biologischen Reichen produziert und metabolisiert“. Die Tatsache, dass es so weit verbreitet ist, bedeutet, dass es ein oder mehrere Probleme löst. „Aufgrund seiner Allgegenwart“, heißt es in der Pressemitteilung, „wird Chitin wahrscheinlich Teil jedes künstlichen Ökosystems.“
Die Idee hinter der neuen Studie war, Chitin mit einfacher Chemie und minimalem Energieaufwand herzustellen. Der erste Schritt bestand darin, das Chitin selbst sozusagen „zurückzuentwickeln“. Indem Sie Chitinschalen von Garnelen oder anderen Lebewesen nehmen und sie mit etwas Alkalisch behandeln, erhalten Sie das sogenannte chitosan . Dann wird das Chitosan mit einem Analogon von Marsboden kombiniert. Dieses neue Chitinmaterial wird Biolith genannt und ist sehr nützlich.
Für ihre Studie verwendeten die Autoren das Material, um einen Schraubenschlüssel, einen winzigen Marsmenschen und ein Modell eines Marslebensraums herzustellen.
Sehen Sie, es ist ein Chitin-Marsianer mit einem einfachen, simulierten Lebensraum. Bildquelle: Javier G. Fernandez, 2020. CC-BY
Laut den Autoren zeigt ihre Arbeit, dass Chitin verwendet werden kann, um Werkzeuge sowie starre Strukturen aus verfügbaren Materialien mit minimalem Energieaufwand zu bauen, etwas, das für die Menschheit notwendig sein wird, jemals eine interplanetare Präsenz zu haben.
Dies alles ist Teil des Verständnisses, dass in-situ-Ressourcengewinnung und -herstellung bei der Weltraumforschung notwendig sind. Für eine dauerhafte menschliche Präsenz irgendwo im Sonnensystem außer der Erde ist es einfach unmöglich, alles, was wir brauchen, mit riesigen Raketen in den Weltraum zu transportieren.
In dieser Studie weisen sie darauf hin, dass ISRU-Anlagen (In-Situ Resource Utilization) bereits vor der Ankunft der Siedler auf dem Mars vorhanden sein könnten. Ingenieure und Spezialisten besuchten also zuerst die Oberfläche, um diese Einrichtungen zu bauen. Mit dem Biolith könnten unter anderem starre Schutzstrukturen um aufblasbare Habitate gebaut werden.
Diese Technologie wurde tatsächlich entwickelt, um Probleme hier auf der Erde zu lösen, indem kreisförmige Systeme in städtischen Umgebungen geschaffen werden. „Die Technologie wurde ursprünglich entwickelt, um zirkuläre Ökosysteme in städtischen Umgebungen zu schaffen, ist aber aufgrund ihrer Effizienz auch die effizienteste und skalierbarste Methode, um Materialien in einem geschlossenen künstlichen Ökosystem in der extrem knappen Umgebung eines leblosen Planeten oder Satelliten zu produzieren.“ sagte Fernandez.
Diese Abbildung aus der Studie zeigt ein geschlossenes Lebensmittelproduktions- und Abfallmanagementsystem auf dem Mars und die Verwendung von Chitin für die in-situ-Herstellung. Bildquelle: Fernandez et al., 2020.
„Entgegen der allgemeinen Wahrnehmung sind bioinspirierte Herstellung und nachhaltige Materialien keine Ersatztechnologie für synthetische Polymere, sondern eine Basistechnologie, die ein neues Paradigma in der Fertigung definiert und Dinge ermöglicht, die von synthetischen Gegenstücken unerreichbar sind“, sagt Hauptautor Fernandez in das Pressemitteilung . „Hier haben wir gezeigt, dass sie nicht nur für unsere Nachhaltigkeit auf der Erde entscheidend sind, sondern auch für eine der nächsten großen Errungenschaften der Menschheit: unsere Transformation in eine interplanetare Spezies.“
Einer der Vorteile dieses Bioliths ist seine Flexibilität. Es kann in einer Vielzahl von Herstellungsverfahren verwendet werden, bei denen das Material keinen erhöhten Drücken und Temperaturen ausgesetzt wird. Die Autoren schreiben in ihrem Artikel: „Die Vielseitigkeit von Biolith in Anwendungen ohne erhöhte Temperatur oder Druck wird in einer beispiellosen Reihe von Herstellungsverfahren wie dem Gießen, der Verwendung als Mörtel und in der additiven Fertigung demonstriert.“
Diese Abbildung aus der Studie zeigt einige der verschiedenen Herstellungsverfahren, die den Biolith verwenden können. A, B und C zeigen einen gegossenen Schraubenschlüssel und seine Prüfung. D zeigt drei durch Formen hergestellte Objekte. E bis G zeigen die Fähigkeit des Bioliths, eine Dichtung zu erzeugen und Flüssigkeitslecks zu verhindern, eine kritische Notwendigkeit.< Klicken um zu vergrößern > Bildnachweis: Fernandez et al, 2020.
Verschiedene Denker haben oft darauf hingewiesen Biomimikry als potenzielle Lösung für Raumfahrtprobleme. Die Idee ist, dass die Natur über weite geologische Zeitskalen hinweg einige gut angepasste Systeme, Materialien und Strukturen hervorgebracht hat. Chitin ist ein Beispiel dafür.
So wie verschiedene Lebensformen diese Systeme nutzen, um andere Nischen in der Biosphäre zu erschließen, kann der Mensch sie nutzen, um dasselbe zu tun. Und indem wir Chitin für die Verwendung auf einem anderen Planeten anpassen, könnten wir die Evolution auf Hochtouren bringen.