Avaruus
Miten synteettiset sienilevät voisivat rakentaa itsekasvavia Marsin tukikohtia
Lisää Securities.io suosikkilähteisiisi Google-palvelussa
Rakentaminen Marsin pölyllä
In the past ten years, the radical progress made by SpaceX (SPCX ) and other private space companies has made a lot of space projects move from science fiction to likely reality during our lifetime.
Viimeisen kymmenen vuoden aikana SpaceX:n ja muiden yksityisten avaruusyritysten radikaali edistys on saanut monet avaruusprojektit siirtymään tieteiskirjallisuudesta todennäköiseen todellisuuteen elinaikamme aikana.
Yksi niistä on pysyvien asuttujen tukikohtien perustaminen Kuuhun ja Marsiin. Tekijä on se, että kiertoradalle ja syvälle avaruuteen pääsyn kustannus on jaettu kymmenellä, mikä tekee monista ideoista nyt käytännöllisiä.
On todennäköistä, että jossain määrin ensimmäiset tukikohdan moduulit muistuttavat Antarktiksen tukikohtia, joissa on paljon esivalmistettuja järjestelmiä, jotka pudotetaan paikalle tai uudelleenkäytetään kierrätetyistä materiaaleista, kuten esimerkiksi tyhjistä rakettasäiliöistä tai kaivamalla tunneleita.
Pitkällä aikavälillä tarvitaan muita materiaaleja, jotta alkuperäiset 10 astronauttia voitaisiin ohittaa ja rakentaa suurempia tiloja. Ja vaikka suurin osa tiloista lopulta haudattaisiin, monet pintarakennukset ovat edelleen tarpeen.
Ideaalisesti niiden rakentaminen vaatisi paikallisten resurssien käyttöä 99 %:ssa rakennusmateriaaleista, ja vain monimutkaiset koneet, elektroniikka tai harvinaiset metallit tuodaan Maasta.
Yksi idea olisi käyttää paikallista pölyä, hiekkaa ja kiviä rakennusmateriaaleina suurempien ja säteilyä paremmin kestävien asuintilojen luomiseksi. Nebraskan Linnaunivertiteetin ja Texas A&M -yliopiston tutkijat saattavat olla löytäneet tavan sekoittaa Marsin pölyä ja mikro-organismeja biomateriaaliksi, joka liimaa paikalliset mineraalit käyttökelpoiseen rakenteeseen.
He julkaisevat löydöksensä Journal of Manufacturing Science and Engineering1, otsikolla “Bio-Manufacturing of Engineered Living Materials for Martian Construction: Design of the Synthetic Community”.
Kuinka rakentaa Marsilla
Kun keskustellaan minkä tahansa rakenteen rakentamisesta Marsilla, vaatimusten lista on melko pelottava:
- Kestävä rakenne, joka kestää mikrometeoriittien iskut.
- Tiiviit seinät ja liitokset pitävät hengittävän ilman sisällä ja erittäin ohut pöly ulkona, huolimatta hyvin alhaisesta ilmakehän paineesta.
- Hyvä lämpöeristys, koska keskimääräinen Marsin lämpötila on -65 °C/-85 °F, ja paljon kylmempi talvella, yöllä ja/tai napaseuduilla.
- Kestävyys, koska kaikki rakennusyritykset ovat erittäin kalliita, ja mikä tahansa epäonnistuminen edellyttää asuinpaikan hylkäämistä.
Yksi vaihtoehto, ei vain Marsilla vaan myös Maassa, olisi 3D-tulostaa (lisäainevalmistus) kokonaisia rakennuksia. Kuitenkin veden puute, ihmistyön tarve ja epävarmat olosuhteet Marsilla tekevät vaikeaksi varmistaa, että tekniikka toimisi, ainakin niin kuin se tähän mennessä ymmärrettiin.
“3D-tulostuksen avulla voidaan valmistaa laaja valikoima rakenteita, kuten rakennuksia, taloja ja huonekaluja.”
Marsin regoliittipartikkeleiden sitominen, mukaan lukien magnesium-pohjaiset, rikki-pohjaiset ja geopolymeerin luominen. Kaikki menetelmät kuitenkin vaativat merkittävää ihmisen apua, eikä ne ole toteuttamiskelpoisia ilmeisen työvoiman puutteen vuoksi Marsilla.
Sienilevien käyttäminen rakennusmateriaaleina Marsilla
Maassa sienilevät ovat yksi kestävimpiä organismeja, jotka pystyvät selviytymään vain pienestä kosteudesta ilmassa ja harvoista ravinteista, joita löytyy leijuvasta pölystä, mikä mahdollistaa niiden selviytymisen ankarimmissa ympäristöissä, kuten aavikoissa ja vuorten huipuilla.
Ne ovat myös äärimmäisen säteilynkestäviä, kuivuuteen sietäviä, ja yleisesti ottaen ne ovat todennäköisesti ensimmäinen organismi, joka selviää Marsilla, tai ainakin hieman terraformeerattu Mars.
Sienilevän saavuttaa tämän yhdistämällä sienten kestävyyden algeenien kykyyn tuottaa ruokaa ja energiaa auringonvalosta yhdeksi synteettiseksi symbioottiseksi organismiksi.
Lähde: Ecobiohub
Tämä tekee myös sienilevistä hyvän mallin jäljiteltäväksi minkä tahansa biomateriaalin valmistamisessa Marsilla, koska ne voivat kasvaa vähemmän kuin ihanteellisissa olosuhteissa.
Tätä ideaa on jo tutkittu, harkiten bakteerien biomineralisaatiota sitomaan hiekan hiukkasia muuraukseen, ureolyyttisiä bakteereja edistämään kalsiumkarbonaatin tuotantoa tiilien valmistamiseksi, sekä NASA:n tutkimusta sienimyyten käyttöä sidoksena.
Kuitenkin jokainen näistä kokeista rajoittui yhteen lajeen tai kannan; näin ollen niiden selviytymiskyky vaatii jatkuvaa ravinteiden saantia, mikä tarkoittaa ulkoista puuttumista. Jälleen kerran, työvoiman puute Marsilla tekee tästä haastavaa.
Miten synteettiset sienilevät voisivat mahdollistaa Marsin rakentamisen
Texas- ja Nebraska-tutkijat tajusivat, että paljon itsenäisempi mikrobitoiminta oli tarpeen lopullisia käytännön sovelluksia varten.
He sekoittivat useita organismeja, jotka täydensivät toisiaan samalla tavalla kuin levät ja sienet sienilevissä.
“Voimme rakentaa synteettisen yhteisön jäljittelemällä luonnollisia sienileviä. Olemme kehittäneet tavan rakentaa synteettisiä sienileviä biomateriaalien luomiseksi, jotka liimaavat Marsin regoliittipartikkeleita rakenteiksi.”
Nämä synteettiset sienilevät käyttävät kuitenkin sinileväsoluja (punaisina fluoresoivina soluina) algeenisolujen sijaan, koska nämä valoa hyödyntävät bakteerit ovat vielä kestävämpiä ja riippumattomampia ulkoisista syötteistä.
Lähde: Phys.org
Mikroskooppiset filamenttiset sienet luovat sidontamateriaalin, liimaamalla yhteen suuria määriä biomineraleja, muodostaen ytimen, josta rakennusmateriaalia voidaan kasvattaa.
Sinilevät tuottavat sokeria, happea ja energiaa ruokkien sieniä samalla kun ne saavat suojaa niiltä.
Tämä ei ole kaikki. Lämpöä, happea ja hengitettävää ilmaa lukuun ottamatta, Marsin maaperä on myös erittäin köyhä typessä (nitraatti ja ammoniakki), joka on keskeinen komponentti biomolekyyleille kuten proteiineille, DNA:lle ja RNA:lle. Nämä sinilevät voivat myös sitoa ilmakehän typpeä biokompatibiliksi muodoksi.
Lähde: British Ecological Society
Tutkijat osoittivat, että järjestelmä kasvaa vain Marsin regoliitin simuloinnilla, ilmalla, valolla ja epäorgaanisella nestemäisellä väliaineella kuten vedellä. Toisin sanoen, työvoimaa ei tarvita, ja ainoastaan perusmateriaalit, jotka ovat läsnä kaikkialla Marsissa, riittävät.
“Tämän itsekasvavan teknologian potentiaali pitkän aikavälin avaruustutkimuksen ja kolonisaation mahdollistajana on merkittävä.”
Synteettisten sienilevien tulevaisuus Marsin asuinympäristöissä
Seuraava askel on käyttää tätä keinotekoista sienilevää regoliittimusteen (Marsin pinnasta valmistetun 3D-tulostusmusteen) luomiseen bio-rakenteiden tulostamiseksi suoran musteen kirjoitustekniikalla.
Kun regoliittimusteen konsepti on todistettu toimivaksi 3D-tulostimella, tarvitaan myös suurempi prototyyppi suunnittelemaan Marsin asuinympäristöihin vaadittavan rakennus-3D-tulostimen tyyppi.
Koska järjestelmä kasvattaa rakennusmateriaaleja itse käyttäen vain pölyä ja kiveä, auringonvaloa, Marsin ilmaa ja rajallisia vesimäärä, sitä voitaisiin käyttää massatuottamaan regoliittimustetta astronauttien laskeutumista ennen, ja jopa tulostamaan ensimmäiset suojat etukäteen käyttäen etärobottia 3D-tulostukseen.
Joka tapauksessa nämä Mars-missiot tarvitsevat laukaisualuksia punaisen planeetan saavuttamiseksi, ja muutama yritys johtaa kehitystä uusien uudelleenkäytettävien rakettien saralla.
Sijoittaminen avaruusteollisuuteen
Rocket Lab
RKLB Hintakaavio
Rocket Lab (RKLB ) on yksi vakavimmista kilpailijoista uudelleenkäytettävien rakettien markkinoilla. Yritys on alun perin keskittynyt pienraketteihin, Electron-laukaisujärjestelmään (320 kg hyötykuormaa), jota kehitetään vähitellen osittain uudelleenkäytettäväksi raketiksi. Tähän mennessä Electron on laukaisut 177 satelliittia 44 laukaisussa.
Myöhemmin Rocket Lab suunnittelee keskikokoista uudelleenkäytettävää rakettia, Neutronia, joka on verrattavissa Falcon 9:een (8 000 kg matalalle kiertoradalle – LEO – täysin uudelleenkäytettävässä tilassa, 1 500 kg Marsille tai Venukselle). Neutronia ohjaa metaanipolttoinen rakettimoottori (kuten Starship), mikä näyttää olevan seuraavan sukupolven rakettien suuntaus.
Lähde: Rocket Lab
Yritys on merkittävä täysintegroinnin satelliittivalmistusprosessinsa ansiosta, mikä mahdollistaa kustannusten ja suunnittelunopeuden optimoinnin.
Tämä on johtanut useisiin sopimuksiin NASA:n ja Yhdysvaltain hallituksen kanssa, mukaan lukien 515 miljoonan dollarin sotilas-satelliittisopimus. Ja 143 miljoonan dollarin siviilisopimus Globalstarille.
Rocket Lab on myös merkittävä aurinkopaneelien valmistaja satelliiteille sen vuoden 2022 SolAero Technologies -yrityskaupan jälkeen, yli 1000 satelliittia käyttää näitä paneeleja, ja yhteensä valmistettu 4 MW aurinkokennoja.
Lähde: Rocket Lab
Tällä hetkellä sen laukaisujärjestelmä on riippuvainen ulkopuolisista toimittajista, mutta sarja strategisia yritysostoja pitäisi muuttaa tilannetta, toistamalla laukaisujärjestelmässä satelliittisuunnittelun ja -valmistuksen jo saavutettu pystysuora integraatio.
Yritys tutkii myös mahdollisuutta telekommunikaatio-LEO-konstellaatioon, joka tuottaisi toistuvaa tuloa. Se osallistuu myös tutkimukseen avaruusvalmistuksen osalta Varda Space Industriesin kanssa sekä kiertoradan roskien tarkastukseen.
Kun SpaceX:llä oli Elon Muskin liiketoimintataito kehittää teknologiaa alusta alkaen, Rocket Lab käytti yhdistelmää T&K:ta ja yritysostoja vaaditun teknologian pystysuoraan integrointiin. Tämä on osoittautunut erittäin menestyksekkääksi satelliittivalmistuksessa, ja he aikovat nyt toistaa tämän strategian uudelleenkäytettävissä raketeissa.
Ottaen huomioon olemassa oleva kassavirta satelliittituotannosta ja Electronin menestyksestä, Rocket Lab on hyvä ehdokas kiivetäkseen SpaceX:n etumatkasta.
Niille, jotka ovat kiinnostuneita sijoittamaan tähän yritykseen, kannattaa tarkastella alueesi parhaimpia osakevälittäjiä (esim. USA, Iso-Britannia, Kanada ja Australia) tai artikkeliamme 10 parhaasta sijoitussovelluksesta, sekä täyttä raporttiamme Rocket Labista.
Viimeisimmät Rocket Lab (RKLB) -osakkeen uutiset ja kehitykset
Viitattu tutkimus:
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
