4 月 7 日消息,建设月球基地一直是人类太空探索的重要目标之一。如何利用月球本地资源降低成本是关键问题。近期,印度科学研究所(IISc)有一项新研究。这项研究为月球基地建设带来了新希望。该研究基于月壤模拟物实验。提出了利用细菌修复月球砖块裂缝的方法。
据了解,月球表面覆盖着一层东西,这层东西是松散的尘土和岩石,被称作月壤。真正的月壤样本很稀少且珍贵,所以科学家们一般使用月壤模拟物来做实验。此前,IISc 的研究人员发现了一种办法,借助一种名为芽孢杆菌(Sporosarcina pasteurii)的地球土壤细菌,把月壤模拟物制成砖块。这种细菌可以把自身产生的代谢废物尿素和钙转变为碳酸钙晶体。当它与从瓜尔豆中提取出来的瓜尔胶相混合之后,这些晶体能够把月壤颗粒黏合在一起,从而形成砖块。
该团队接着尝试用烧结的方式制造月球砖块。他们把月壤模拟物与聚乙烯醇(一种可溶性聚合物)进行混合,然后在高温炉里加热到极高的温度。通过这样烧结形成的砖块,看起来比由细菌制成的砖块更加坚固。
在月球上,环境条件很恶劣。月球砖块处于太空真空中,要承受极端的温度变化。月球日间最高温度能到 121 摄氏度,夜间最低温度能到零下 133 摄氏度,这种巨大的温差会给砖块带来极大的热应力。而且,砖块还会遭受到微流星体和宇宙射线的轰击。
IISc 机械工程系的 Koushik Viswanathan 指出:月球表面的温度变化较为剧烈,这种情况会在一定时间内产生明显影响。烧结砖块具有脆性,一旦出现裂缝并开始扩展,整个结构可能会迅速坍塌。所以,在月球基地建成之前,能够有效地修复砖块裂缝是非常重要的。
于是,Viswanathan 及其同事重新考虑利用芽孢杆菌的想法。这次,他们不是用芽孢杆菌来制造砖块,而是制造一种密封剂,用于填补砖块上的裂缝和孔洞。研究人员对烧结后的月壤模拟物砖块进行了多种损坏处理,包括打孔、制造 V 形缺口以及半圆形缺口等。这些损坏都有可能是由结构疲劳所引起的。接着,他们把一种浆料倒在砖块上,这种浆料是由芽孢杆菌、瓜尔胶以及月壤模拟物混合而成的。过了几天,浆料便渗入砖块当中,从而填补了砖块上的裂缝和孔洞。
细菌起到了两个作用:其一,生成碳酸钙,能够有效地填充裂缝;其二,产生生物聚合物,让混合物与砖块紧密地结合在一起。通过这种方式,砖块又重新变得坚固了。研究团队察觉到,这种办法能够使砖块的原始抗压强度恢复 28%至 54%,不过还没有完全恢复到最初的强度。
IISc 的 Aloke Kumar 称:我们起初对细菌是否会与烧结砖块结合并不确定。但后来发现,细菌不但能够固化浆料,而且还能很好地附着在其他材料上。不过,在实验室中做到这一点是一回事,而在月球上恶劣的条件下实现则是另一回事。
Kumar 指出,一个关键问题在于这些细菌在地外环境中的行为情况。其一,它们的特性是否会发生改变;其二,它们是否会停止产生碳酸钙。而目前,这些问题依然未知。为了对这些问题进行解答,该团队提议在即将于 2026 年开展的印度首次载人航天任务——“加加尼亚安”任务中,把芽孢杆菌样本送往太空。Viswanathan 称:我们知晓的情况是,这将会是首次开展这类细菌实验。
这项研究在 3 月 27 日被发表在了《空间技术前沿》杂志上。 3 月 27 日这天,这项研究得以在《空间技术前沿》杂志上进行发表。 研究于 3 月 27 日被发表于《空间技术前沿》杂志。 3 月 27 日,该项研究被发表在了《空间技术前沿》杂志之上。 3 月 27 日,这项研究被发表至《空间技术前沿》杂志。 3 月 27 日,此研究在《空间技术前沿》杂志上被发表了出来。 3 月 27 日,该研究被发表于《空间技术前沿》杂志当中。 3 月 27 日,这项研究被刊载在了《空间技术前沿》杂志上。 3 月 27 日,该研究在《空间技术前沿》杂志上被予以发表。