Nhà trên sao Hỏa có thể được xây từ nấm men và gelatin

Các nhà khoa học tại Hong Kong vừa công bố một phương pháp đầy hứa hẹn giúp con người xây dựng nơi trú ẩn trên sao Hỏa mà không cần dùng đến năng lượng khổng lồ để nung đất đá — họ dùng nấm men biến đổi gen và gelatin.

Ý tưởng đến từ trái cây sấy khô

Theo bài báo công bố hôm thứ Năm của nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Khoa học và Công nghệ Hong Kong (HKUST) và Đại học Bách khoa Hong Kong, thay vì dùng nhiệt độ cao để nung regolith (lớp đất đá bề mặt) thành khối xây dựng, họ kết hợp nấm men biến đổi gen và gelatin với đất sao Hỏa mô phỏng, rồi in 3D thành cấu trúc.

"Cảm hứng của tôi đến từ những loại trái cây sấy khô trở nên cứng hơn," tác giả chính Jishen Qiu, phó giáo sư tại HKUST, chia sẻ với Cell Press, đơn vị phát hành bài báo.

Công thức khá đơn giản khi tách nhỏ ra: lấy một phần nấm men được biến đổi gen để sản sinh protein kết dính liên kết các thành phần lại với nhau. Kết hợp với hydrosol gelatin nhân tạo làm môi trường nuôi cấy nấm men. Thêm đất sao Hỏa, rồi đùn hỗn hợp qua vòi in 3D.

Từ hỗn hợp xốp đến vật liệu bền chắc

Nếu mọi thứ diễn ra đúng như thiết kế, hỗn hợp này sẽ tạo thành một chất xốp. Khi tiếp xúc với bầu khí quyển sao Hỏa khô lạnh, vật liệu về cơ bản sẽ bị sấy thăng hoa. Khi đá thăng hoa thành hơi, ta sẽ thu được một loại vật liệu nhẹ, xốp nhưng cực kỳ chắc chắn — và theo nhóm nghiên cứu, đó chính xác là kết quả họ đạt được.

Theo nhóm nghiên cứu:

• Độ bền nén trung bình đạt khoảng 12 MPa
• Độ bền uốn trung bình đạt khoảng 6 MPa

Để so sánh, con số này tương đương độ bền của bê tông cấp thấp trên Trái Đất. Điểm cộng thêm là nhu cầu năng lượng thấp hơn một đến hai bậc độ lớn so với việc dùng nhiệt để chế biến đất sao Hỏa (hoặc mặt trăng) thành vật liệu xây dựng.

Có thể tái sử dụng và mở rộng quy mô

Theo bài báo, vật liệu này còn có thể phân hủy và tái sử dụng — miễn là còn ít nhất một tế bào nấm men sống sót qua quá trình này và qua môi trường khắc nghiệt của sao Hỏa. Nhóm nghiên cứu chưa chắc chắn điều đó có khả thi hay không, nhưng không có gì ngăn cản việc các "nhà nấm men" sao Hỏa dự trữ sẵn nguồn nấm men cho các dự án tương lai.

Các cấu trúc họ xây dựng và thử nghiệm trong điều kiện sao Hỏa mô phỏng chỉ là những mô hình nhỏ hình tổ ong, cao 45 mm (chưa đầy 2 inch).

"Liệu có định luật vật lý hay cơ chế cơ bản nào ngăn cản chúng ta làm điều này không? Tôi không thấy điều nào ở thời điểm hiện tại," Qiu đặt vấn đề về nghiên cứu của mình.

Còn nhiều thách thức phía trước

Qiu cho biết nhóm tự tin có thể mở rộng quy mô công nghệ, nhưng đó không phải là điều duy nhất cần kiểm nghiệm kỹ hơn. Theo bài báo, việc thử nghiệm khả năng giữ áp suất cần thiết để con người không bị khuất phục trước điều kiện khắc nghiệt của sao Hỏa nằm ngoài phạm vi nghiên cứu.

"Một nơi ở thực tế trên mặt trăng hoặc sao Hỏa phải tích hợp khả năng giữ áp suất, độ kín khí, kết cấu chịu lực, điều hòa nhiệt, che chắn bức xạ, chống bụi, khả năng sửa chữa và tái chế tài nguyên," bài báo lưu ý. "Những yêu cầu này có thể sẽ cần đến kiến trúc lai" — kết hợp cả bọt nấm men lẫn các cấu trúc truyền thống.

Ý nghĩa cho tương lai

Dù sao đi nữa, việc tránh phải nung đất sao Hỏa có thể giảm nhu cầu năng lượng và thiết bị nặng cần thiết để xây dựng công trình ở đó. Điều này sẽ rất quan trọng nếu chúng ta thực sự muốn chinh phục sao Hỏa.

Đối với độc giả Việt Nam quan tâm đến công nghệ vũ trụ, đây là một ví dụ thú vị về cách công nghệ sinh học và vật liệu tiên tiến đang mở ra những hướng đi mới cho các sứ mệnh không gian dài ngày. Phương pháp tiếp cận "tận dụng tài nguyên tại chỗ" (in-situ resource utilization) như thế này cũng đang được nhiều cơ quan vũ trụ trên thế giới nghiên cứu, từ NASA đến ESA, như một cách giảm chi phí và rủi ro cho các chuyến bay dài.

Nhưng nếu một ngày chúng ta đặt chân được lên sao Hỏa, ít nhất chúng ta sẽ có nấm men trong tay. ®