研究发现，甲壳素可以用来在火星上建造工具和栖息地

梦想有一天殖民火星的太空爱好者必须面对这个星球有限的自然资源的严峻现实，特别是在建筑材料方面。新加坡科技大学(Singapore University Of Technology And Design)的一组科学家发现，利用简单的化学手段，昆虫和甲壳类动物外骨骼中含有的有机聚合物甲壳素可以很容易地转化为一种可行的建筑材料，用于制作基本工具和栖息地。这将需要最少的能量，并且不需要运输专门的设备。科学家们在最近发表在“公共科学图书馆·综合”杂志上的一篇论文中描述了他们的实验。

合著者哈维尔·费尔南德斯(Javier Fernandez)说，这项技术最初是为了在城市环境中创建循环生态系统而开发的。但由于它的效率，它也是在一个没有生命的星球或卫星的极其稀缺的环境中，在封闭的人工生态系统中生产材料的最有效和最可扩展的方法。

正如我们之前报道的那样，NASA宣布了一项雄心勃勃的计划，将美国宇航员送回月球，并在那里建立一个永久基地，着眼于最终将宇航员送上火星。材料科学将是阿耳特弥斯登月计划成功的关键，特别是当涉及到建造一个可行的月球(或火星)基地所需的材料时。例如，混凝土需要大量的附加水才能在原地使用，而月球和火星上的水都明显短缺。运输成本将高得令人望而却步。美国国家航空航天局(NASA)估计，仅将一磅材料送入轨道的成本约为1万美元。

因此，利用月球上现有的材料建造月球基地的可能性受到了极大的关注。过去的提案要求使用Sorel水泥进行3D打印，这需要大量的化学品和水(消耗品)，以及一种岩石状的材料，需要水和磷酸作为液体粘合剂。早在3月份，一个国际科学家团队发表的一篇论文建议，在月球上建立基地的宇航员可以使用尿液中的尿素作为塑化剂，从月壤中创造出一种混凝土般的建筑材料。

与月球一样，任何在火星上建立宜居基地的计划都必须采用利用这颗红色星球的浮冰的制造技术。但这篇论文的作者指出，大多数符合要求的陆地制造战略通常需要专门的设备和大量的能源。然而，作者们写道，大自然提出了生命适应恶劣环境的成功策略。在生物有机体中，刚性结构是通过以较低的能量成本(例如，碳酸钙)集成来自环境的无机填料并结合到以相对较高的代谢成本产生的有机基质(例如，甲壳素)中形成的。

费尔南德斯和他的同事们坚持认为，甲壳素很可能是任何计划中的人工生态系统的一部分，因为它在自然界中是如此丰富。例如，它是鱼鳞和真菌细胞壁的主要成分，也是甲壳类和昆虫的外骨骼。事实上，昆虫已经成为可能的火星基地的关键蛋白质来源。作者写道，由于昆虫中的甲壳素成分对人类的营养价值有限，提取它来制造建筑材料并不会阻碍食品供应，也不会与食品供应竞争。更确切地说，它是它的副产品。

在他们的实验中，研究人员依赖于相当简单的化学。他们提取了从虾中提取的壳聚糖，将其溶解在乙酸中-这是有氧和厌氧发酵的常见副产品-并将其与一种相当于火星土壤的矿物结合起来，形成了他们的几丁质建筑材料。他们通过用它制作各种物体来测试它的性能，其中最著名的是一个功能扳手，他们通过拧紧一个六角形螺栓进行了测试。虽然承认这不太可能在某些关键的空间应用中取代金属工具，但事实证明，它足够坚韧，足以维持足够的扭矩来完成日常小任务。

接下来，研究小组尝试将这种材料塑造成各种几何形状，以通过添加制造来研究其作为建筑材料的潜力，从圆柱体和立方体到既有圆形又有棱角的物体-包括一个小小的类人火星人物。科学家们还证明，这种生物石块可以用作临时砂浆，有效地堵住管道上的一个小孔。管道随后几个星期没有漏水。最后，他们建立了一个完整的3D打印模型，其中一个可能的火星栖息地设计，花了不到两个小时就完成了。研究人员得出结论，他们的结果证明了这种闭环的可行性，

费尔南德斯说，生物灵感制造和可持续材料不是合成聚合物的替代技术，而是一种使能技术，定义了制造中的新范式，并允许做合成同行无法实现的事情。我们已经证明，它们不仅是我们在地球上可持续发展的关键，也是人类下一个最大成就之一的关键：我们向星际物种的转变。