太空建設所需的基礎建材費用高昂,需尋找更經濟且易取得的替代品。英國一所大學研發出低成本的「星際混凝土」,或有助於馬斯克的火星移居計畫。

具有近兩百年歷史的英國曼徹斯特大學(University of Manchester)近期研發出由地外塵埃、馬鈴薯澱粉和少量鹽所製成的「星際混凝土」。這種混凝土不僅取材簡單,而且建成的結構強度比一般混凝土高兩倍,非常適用於火星上的建設。該發明已於今年3月中刊登在《開放工程》期刊上。

該研究小組曾使用宇航員的血液和尿液作為混凝土的粘合劑。他們發現,人類血清白蛋白(HAS)、尿液中的尿素以及地外塵埃能有效結合,形成抗壓強度約為40兆帕(MPa)的建材。

儘管該材料強度優於地球上常用的混凝土,但太空中食物和水資源有限,若定期採集宇航員血液和尿液,將對宇航員生活構成嚴重威脅。

研究小組想到使用澱粉(碳水化合物)作為粘合劑,因為澱粉在工業上常用作紙張、紙板和紡織品等產品的粘合劑。如玉米澱粉可以與沙子、石灰石粉混合,形成抗壓強度為30 MPa的材料,但易受潮濕環境影響。

研究人員意識到火星上水分有限,因此選擇用宇航員食物中的馬鈴薯澱粉作為混凝土的粘合劑。他們將馬鈴薯澱粉、模擬火星塵埃以及從火星表面或宇航員眼淚中獲得的鹽分混合,最後製作出星際混凝土「StarCrete」。鹽分(主要是氯化鎂)的作用主要是提高StarCrete的強度。

經過測試,該材料的抗壓強度達到72 MPa,若使用月球塵埃製成StarCrete,強度更可高達91 MPa。月球和火星StarCrete的抗彎強度分別為2.1 MPa和8.4 MPa,也比普通混凝土(2.5~4.5 MPa)要高。

此外,該研究團隊估算出,一袋25公斤的脫水馬鈴薯所含澱粉足以生產近半噸StarCrete,可製成213塊磚。建造一棟三室一廳的房子需約7,500塊磚,僅需880公斤脫水馬鈴薯。

曼徹斯特大學未來生物製造研究中心的研究員兼該項目首席研究員阿萊德‧羅伯茨(Aled Roberts)博士向曼徹斯特大學新聞社表示,「現行建築技術在太空中需大量能源與重型加工設備,這些因素都增加了建築成本和複雜性。然而,StarCrete不需要這些,它還簡化了建築成本和時間。」

目前,科學家正致力於探索和優化StarCrete,希望將來能將StarCrete從實驗室轉移到實際應用,並研究其所有潛力和限制。他們還將進一步測試StarCrete在高溫、高輻射和低壓環境下的壽命。

科學家們期望StarCrete建材將來能應用於地球並取代傳統混凝土。水泥和混凝土生產過程通常需要極高燃燒溫度和大量能源,而StarCrete可在家用烘焙箱或微波爐中製作,這大幅降低了生產成本和難度,並具有更強的環保特性。