火星に家を建てるための「宇宙コンクリート」を開発するためにジャガイモのでんぷんを使う

人類が初めて月に足を踏み入れてから50年以上が経ち、人類は宇宙探査の次の大きな一歩を踏み出す準備をしています。月、そして火星が、地球外における人類の最初の居住地となるだろう。

科学者たちは火星にそのような居住地を建設するためにさまざまな材料の実験を行ってきた。この分野における革新の一つはマンチェスター大学の科学者たちから生まれました。研究チームのプレスリリースによると、彼らは地球外塵を原料として含む新しいタイプの「宇宙コンクリート」を開発したという。

こうした深宇宙ミッションでは地球への迅速な帰還は不可能なので、現地で見つかる資材に頼ることが重要です。宇宙機関にとって、地球からインフラ資材を持ち込むことは非常に高額な費用がかかることになる。

宇宙コンクリートは通常のコンクリートよりも強度が高い

新しい素材は「StarCrete」と呼ばれます。この物質には、地球外塵のほか、ジャガイモのでんぷんや塩も含まれている。

研究チームは、模擬火星の塵と混ぜると、ジャガイモのでんぷんがこのコンクリートの結合剤として機能することを実証した。得られた材料は従来のコンクリートの2倍の強度があり、宇宙世界の建設に使用できる可能性がある。

研究によると、StarCrete の強度は 72 メガパスカル (MPa) であるのに対し、従来のコンクリートの強度は 32 MPa です。月の塵と混合してテストしたところ、StarCrete は 91 MPa で他のすべてのものより優れた性能を発揮しました。

計算によると、25kgのジャガイモの袋には、約半トンのスタークリート（レンガ213個分）を生産するのに十分なデンプンが含まれています。また、火星で見つかった塩化マグネシウムなどの食塩と宇宙飛行士の涙が、この素材の耐久性をさらに向上させるのに役立つ可能性があることも発見した。

研究チームはこれまで、結合剤として人間の血液や尿をテストしてきたが、大規模な作業には非現実的であり、過酷な宇宙環境では宇宙飛行士の健康が危険にさらされる可能性がある。

「宇宙飛行士の食糧となるデンプンを生産するので、人間の血液ではなく結合剤として使うのは理にかなっています。さらに、現在の建設技術は、まだ何年もの開発期間が必要で、かなりのエネルギーと追加の重機加工設備が必要であり、これらすべてが宇宙ミッションのコストと複雑さを増大させます。スタークリートはこれらを一切必要としないため、作業が簡素化され、コスト効率と実現可能性が向上します」と、プロジェクトの主任研究者であるマンチェスター大学のアレッド・ロバーツ博士は声明で述べた。

さらに、StarCrete は、地球上で使用されている従来のコンクリートよりも環境に優しい代替品となる可能性があります。セメントとコンクリートの生産は世界のCO2排出量の約8%を占めています。この研究を完了した後、チームは将来の使用に備えて StarCrete のパワーを強化する実験を継続します。

月や火星の表面に持続可能な人類の居住を確立するには、堅牢かつ手頃な価格の技術力が必要です。重要な課題は、十分な放射線遮蔽を備えた広々とした居住空間を提供するために、現場の資源から耐久性のある構造材料を生産することです。理想的には、そのような材料の生産は、他の重要なシステムをサポートする比較的単純で低エネルギーのプロセスを通じて達成されるでしょう。

この研究では、科学者たちは、模擬地球外岩石の結合剤として一般的なデンプンを使用し、耐久性の高いバイオ複合材料を作成した。この技術により、住民の食料として生産された余剰デンプンを建築に利用することができ、2つの重要なシステムを統合し、地球外の原始的な人類の領土を維持するために必要な建築を大幅に簡素化することができました。

最適化後、月と火星の塵を含んだ StarCrete は、それぞれ 91.7 MPa と 72 MPa の圧縮強度を達成しました。これは、比較的低エネルギーのプロセスであるにもかかわらず、高強度コンクリート (> 42 MPa) の範囲内であり、提案されている他のほとんどの技術的ソリューションを上回っています。月面コンクリートおよび火星コンクリートの曲げ強度はそれぞれ 2.1 MPa と 8.4 MPa であり、これも従来のコンクリートの曲げ強度と同等です。