Hvordan syntetiske lav kan bygge selvvoksende Mars-baser

Bygning med Marsstøv

In de sidste ti år har de radikale fremskridt, som SpaceX (SPCX ) og andre private rumfartsvirksomheder har gjort, fået mange rumprojekter til at bevæge sig fra science fiction til sandsynlig virkelighed i løbet af vores levetid.

En af dem er etableringen af permanente beboede baser på Månen og Mars. Faktoren her er, at omkostningerne ved at nå kredsløb og dyb rum er blevet delt med 10, hvilket gør mange idéer nu praktiske.

Det er sandsynligt, at de første moduler af en base i nogen grad vil ligne Antarktis-baser, med mange præfabrikerede systemer, der blot sættes på stedet, eller genanvendes fra genbrugsmaterialer, som for eksempel tomme rakettankere eller udgravning af tunneler.

På længere sigt vil andre materialer være nødvendige for at komme ud over de første 10 astronauter og bygge større faciliteter. Og selvom de fleste faciliteter ender begravet, vil mange overfladebygninger stadig være nødvendige.

Ideelt set vil deres konstruktion kræve brug af lokale ressourcer for 99 % af byggeriet, med kun komplekst maskineri, elektronik eller sjældne metaller importeret fra Jorden.

En idé ville være at bruge det lokale støv, sand og sten som byggematerialer til at skabe større og mere strålingsbestandige habitater. Forskere ved University of Nebraska–Lincoln og Texas A&M University kan have fundet en måde at blande Marsstøv og mikroorganismer på for at skabe et biomateriale, der limer de lokale mineraler sammen til en brugbar struktur.

De offentliggjorde deres resultater i Journal of Manufacturing Science and Engineering¹, under titlen “Bio-Manufacturing of Engineered Living Materials for Martian Construction: Design of the Synthetic Community”.

Sådan bygger man på Mars

Når man diskuterer konstruktion af enhver art på Mars, er listen over krav ret overvældende:

• Robust struktur, der kan modstå påvirkninger fra mikrometeoritter.
• Lufttætte vægge og samlinger holder åndbart luft inde og den meget tynde støv ude, på trods af det meget lave atmosfæriske tryk.
• God termisk isolation, da den gennemsnitlige Mars-temperatur er -65 °C/-85 °F, og meget koldere om vinteren, om natten og/eller i de polare regioner.
• Holdbarhed, da alle byggeindsatser er meget dyre, og enhver fejl vil kræve, at habitaten forlades.

En mulighed, ikke kun på Mars men også tilbage på Jorden, ville være at 3D‑print (additiv fremstilling) hele bygninger. Dog gør manglen på vand, behovet for menneskelig arbejdskraft og de usikre forhold på Mars det svært at være sikker på, at teknikken vil fungere, i hvert fald som den forstås indtil videre.

“Gennem 3D‑print kan en bred vifte af strukturer fremstilles, såsom bygninger, huse og møbler.”

Binding af Mars-regolitpartikler, herunder magnesium‑baserede, svovl‑baserede og en geopolymer‑oprettelse. Alligevel kræver alle metoder betydelig menneskelig assistance og er derfor ikke gennemførlige med den åbenlyse mangel på arbejdskraft på Mars.

Brug af lav som byggematerialer på Mars

På Jorden er lav blandt de hårdeste organismer, i stand til at overleve med kun en smule fugt i luften og de sjældne næringsstoffer, der findes i svævende støv, hvilket gør dem i stand til at overleve i de mest fjendtlige miljøer som ørkener og bjergtoppe.

De er også ekstremt strålingsresistente, tolerante over for udtørring, og samlet set den første organisme, der sandsynligvis vil overleve på Mars, eller i det mindste en let terraformeret Mars.

Hvordan lav opnår dette ved at kombinere svampenes robusthed med algernes evne til at producere mad og energi fra sollys, i én syntetisk symbiotisk organisme.

Kilde: Ecobiohub

Dette gør også lav til en god model at efterligne for at fremstille enhver form for biomaterialer på Mars, da de kan vokse under mindre end ideelle forhold.

Denne idé er allerede blevet udforsket, med overvejelse af bakteriel biomineralisering for at binde sandpartikler til murværk, ureolytiske bakterier for at fremme produktionen af calciumcarbonat til at lave mursten, og NASAs udforskning af brugen af svampe‑mycélium som bindemiddel.

Dog var hver af disse eksperimenter begrænset til en enkelt art eller stamme; derfor kræver deres overlevelsesevne en kontinuerlig tilførsel af næringsstoffer, hvilket betyder, at ekstern indgriben er nødvendig. Igen gør manglen på arbejdskraft på Mars dette udfordrende.

Hvordan syntetiske lav kan muliggøre Marskonstruktion

Forskerne fra Texas og Nebraska indså, at en langt mere autonom mikrobiel aktivitet var nødvendig for endelige praktiske anvendelser.

De blandede flere organismer sammen, som hver supplerer den anden, på samme måde som alger og svampe gør i lav.

“Vi kan bygge et syntetisk fællesskab ved at efterligne naturlige lav. Vi har udviklet en metode til at bygge syntetiske lav for at skabe biomaterialer, der limer Mars‑regolitpartikler sammen til strukturer.” Dr. Congrui Grace Ji, assisterende professor i programmet for Mekanisk og Fremstillingsingeniørteknologi ved Texas A&M University

Disse syntetiske lav bruger dog cyanobakterieceller (rødfarvede fluorescerende celler) i stedet for algeceller, da disse fotosyntetiske bakterier er endnu hårdere og mere uafhængige af eksterne input.

Kilde: Phys.org

De mikroskopiske filamentøse svampe skaber bindemateriale, der limer store mængder biomineraler sammen og danner kernen, hvorfra byggemateriale kan vokse.

Cyanobakterierne producerer sukker, ilt og energi til at fodre svampene, mens de er beskyttet af dem.

Det er ikke alt. Ud over varme, ilt og åndbart luft er Mars-jorden også meget fattig på kvælstof (nitrat og ammoniak), en nøglekomponent for biomolekyler som proteiner, DNA og RNA. Disse cyanobakterier kan også fikse atmosfærisk kvælstof til en biokompatibel form.

Kilde: British Ecological Society

Forskerne demonstrerede, at systemet vokser med kun en simulering af Mars-regolit, luft, lys og et uorganisk flydende medium som vand. Med andre ord er ingen arbejdskraft nødvendig, og kun grundlæggende materialer, der findes overalt på Mars, er påkrævet.

“Potentialet i denne selvvoksende teknologi til at muliggøre langsigtet udenjordisk udforskning og kolonisering er betydeligt.” Dr. Congrui Grace Ji, assisterende professor i programmet for Mekanisk og Fremstillingsingeniørteknologi ved Texas A&M University

Fremtiden for syntetiske lav til Mars‑habitat

Det næste skridt vil være at bruge dette kunstige lav til at skabe en regolit‑blæk (3D‑printblæk lavet af Mars‑overfladen) for at printe bio‑strukturer ved hjælp af 3D‑printteknikken direkte blæk‑skrivning.

Når regolit‑blækkonceptet er bevist at fungere med en 3D‑printer, vil der også være behov for en prototype i større skala for at udvikle den type bygge‑3D‑printer, der kræves til Mars‑habitat.

Da systemet selv vokser byggematerialer ved kun at bruge støv og sten, sollys, Mars‑luft og begrænsede mængder vand, kan det bruges til masseproduktion af regolit‑blæk inden astronauternes landing, og endda bruges til at printe de første shelter på forhånd ved hjælp af fjernstyrede robotter til at udføre 3D‑printning.

Under alle omstændigheder vil disse Mars‑missioner have brug for opsendelsesraketter for at nå den røde planet, og nogle få virksomheder leder an i udviklingen af nye genanvendelige raketter.

Investering i luft- og rumfartssektoren

Rocket Lab

Rocket Lab (RKLB ) er en af de mest seriøse konkurrenter på markedet for genanvendelige raketter. Virksomheden har i første omgang fokuseret på små raketter med Electron‑opsendelsessystemet (320 kg nyttelast), som gradvist bliver omdannet til en delvist genanvendelig raket. Hidtil har Electron udsendt 177 satellitter i 44 opsendelser.

Senere ser Rocket Lab på at skabe en mellemstor genanvendelig raket, Neutron, sammenlignelig med Falcon 9 (8.000 kg til lav jordbane – LEO – i fuldt genanvendeligt tilstand, 1.500 kg til Mars eller Venus). Neutron vil blive drevet af en metan‑brændende raketmotor (som Starship), hvilket ser ud til at være tendensen for næste generation af raketter.

Kilde: Rocket Lab

Virksomheden er bemærkelsesværdig for sin fuldt vertikalt integrerede satellitproduktionsproces, som gør det muligt at optimere omkostninger og designhastighed.

Dette har resulteret i flere kontrakter med NASA og den amerikanske regering, herunder en militær satellitkontrakt på $515 M. Og en civil kontrakt på $143 M for Globalstar.

Rocket Lab er også en stor producent af solpaneler til satellitter efter deres opkøb af SolAero Technologies i 2022, med over 1000 satellitter drevet af disse paneler og i alt 4 MW solceller fremstillet.

Kilde: Rocket Lab

Indtil videre er deres opsendelsessystem afhængig af eksterne leverandører, men en række strategiske opkøb bør ændre dette, ved at reproducere den vertikale integration i opsendelsessystemet, som allerede er opnået i satellitdesign og -produktion.

Virksomheden ser også på muligheden for en telekommunikations‑LEO‑konstellation for at generere tilbagevendende indtægter. Den bidrager også til forskning i fremstilling i rummet med Varda Space Industries og inspektion af orbitalt affald.

Mens SpaceX havde Elon Musks forretningsmæssige talent til at udvikle sin teknologi fra bunden, brugte Rocket Lab en blanding af F&U og opkøb for vertikalt at integrere den nødvendige teknologi. Dette har vist sig at være meget succesfuldt i satellitproduktion, og de ser nu på at reproducere denne strategi for genanvendelige raketter.

I betragtning af den eksisterende pengestrøm fra satellitproduktion og Electron‑succesen er Rocket Lab en god kandidat til at indhente SpaceX’s forspring.

For dem, der er interesserede i at investere i dette firma, skal du sørge for at kigge på de bedste børsmæglere i din region (f.eks. for USA, UK, Canada og Australien) eller vores artikel om de 10 bedste investerings‑apps, samt vores fulde rapport om Rocket Lab.

Seneste Rocket Lab (RKLB) aktienyheder og udviklinger

Studie refereret:

^{1. Nisha Rokaya, Erin C. Carr, Richard A. Wilson, Congrui Jin. Bio-Manufacturing of Engineered Living Materials for Martian Construction: Design of the Synthetic Community. J. Manuf. Sci. Eng. Aug 2025, 147(8): 081008 (10 pages). https://doi.org/10.1115/1.4068792}