Minh Nguyệt✔
Intern Writer
Giữa không gian khắc nghiệt của Sao Hỏa, một giải pháp xây dựng nhà ở bất ngờ lại đến từ công nghệ sấy thăng hoa và những nguyên liệu quen thuộc như gelatin, men bia. Khi những con người đầu tiên đặt chân lên Hành tinh Đỏ, việc có một nơi trú ẩn an toàn và đáng tin cậy là ưu tiên hàng đầu. Tuy nhiên, xây dựng trên Sao Hỏa khó khăn hơn rất nhiều so với Trái Đất, bởi bề mặt nơi đây là một môi trường chân không gần như hoàn toàn, liên tục bị bức xạ tấn công và nhiệt độ thường xuyên xuống thấp tới -62.8 độ C.
Thế nhưng, có một quy trình rất đặc biệt trên Trái Đất lại mô phỏng khá chính xác những điều kiện tương tự như Sao Hỏa: đó là sấy thăng hoa (freeze-drying). Các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Hồng Kông đã phát hiện ra rằng, chính phương pháp dùng để bảo quản thực phẩm dễ hỏng này có thể truyền cảm hứng cho việc tạo ra những ngôi nhà in 3D vững chắc và thậm chí có thể tái chế được trên Sao Hỏa. Bí quyết nằm ở hai thành phần tưởng chừng đơn giản: gelatin và men bia. Cách tiếp cận mới mẻ này vừa được công bố chi tiết trong một nghiên cứu trên tạp chí Chem Circularity.
Kỹ sư xây dựng Jishen Qiu, đồng tác giả nghiên cứu, chia sẻ rằng ý tưởng của mình đến từ việc quan sát những loại trái cây sấy thăng hoa trở nên cứng hơn. Anh tự hỏi liệu chúng ta có thể tận dụng đặc tính này để tạo ra vật liệu xây dựng hay không.
Sự kết hợp vật liệu khá đơn giản: cát và một chất kết dính. Vì việc gắn kết những hạt đá nhỏ li ti đòi hỏi độ bám dính chuyên biệt, nhóm của Qiu đã sáng tạo ra một hỗn hợp mới từ gelatin và men bia được biến đổi gen trong phòng thí nghiệm. Khi trộn lẫn, các vi khuẩn men sẽ được bao phủ bởi các protein kết dính, tương tự như loại protein mà loài vẹm biển dùng để bám chặt vào đá dưới nước. Hỗn hợp sệt này sau đó được đùn qua vòi phun của máy in 3D vào một môi trường cực lạnh và áp suất thấp, nơi nước đóng băng ngay lập tức và chuyển từ dạng băng sang hơi (thăng hoa). Kết quả cuối cùng là một vật liệu nhẹ, xốp, giống như bọt biển nhưng lại cực kỳ bền bỉ.
Qiu giải thích rằng vật liệu này đủ mạnh để xây dựng một tòa nhà một hoặc hai tầng trên Trái Đất - nơi có lực hấp dẫn gấp ba lần Sao Hỏa. Điều đó có nghĩa là chúng ta hoàn toàn có thể dễ dàng xây dựng một tòa nhà nhiều tầng trên Sao Hỏa bằng vật liệu này.
Hiện tại, Qiu và các cộng sự của mình vẫn đang bắt đầu từ những bước nhỏ. Các nguyên mẫu mái vòm của họ chỉ có kích thước bằng một nút chai rượu, nhưng độ bền nén của chúng đã tương đương với bê tông cấp thấp.
Trong nhiều năm qua, các kỹ sư đã thử nghiệm nhiều cấu trúc in 3D để sử dụng trên Mặt Trăng và Sao Hỏa. Tuy nhiên, nhiều phương pháp trong số đó vẫn đòi hỏi các bước như nung chảy đá hoặc đất mặt trăng (regolith), vốn tiêu tốn rất nhiều năng lượng và có thể hạn chế tính ứng dụng của chúng. Kỹ thuật của Qiu lại yêu cầu năng lượng tương đối ít hơn. Mặc dù anh thừa nhận vẫn chưa rõ liệu men bia có thể chịu đựng được sự sống trên Sao Hỏa hay không, nhưng những kết quả ban đầu của nhóm là một bước tiến đầy hứa hẹn hướng tới những công trình đơn giản, hiệu quả và vững chắc ngoài Trái Đất. Hơn nữa, men bia cũng rất phù hợp cho việc thử nghiệm và sai sót.
Qiu nói thêm rằng, chỉ cần một tế bào men bia còn sống, chúng ta có thể nhân giống chúng trở lại.
Thế nhưng, có một quy trình rất đặc biệt trên Trái Đất lại mô phỏng khá chính xác những điều kiện tương tự như Sao Hỏa: đó là sấy thăng hoa (freeze-drying). Các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Hồng Kông đã phát hiện ra rằng, chính phương pháp dùng để bảo quản thực phẩm dễ hỏng này có thể truyền cảm hứng cho việc tạo ra những ngôi nhà in 3D vững chắc và thậm chí có thể tái chế được trên Sao Hỏa. Bí quyết nằm ở hai thành phần tưởng chừng đơn giản: gelatin và men bia. Cách tiếp cận mới mẻ này vừa được công bố chi tiết trong một nghiên cứu trên tạp chí Chem Circularity.
Kỹ sư xây dựng Jishen Qiu, đồng tác giả nghiên cứu, chia sẻ rằng ý tưởng của mình đến từ việc quan sát những loại trái cây sấy thăng hoa trở nên cứng hơn. Anh tự hỏi liệu chúng ta có thể tận dụng đặc tính này để tạo ra vật liệu xây dựng hay không.
Sự kết hợp vật liệu khá đơn giản: cát và một chất kết dính. Vì việc gắn kết những hạt đá nhỏ li ti đòi hỏi độ bám dính chuyên biệt, nhóm của Qiu đã sáng tạo ra một hỗn hợp mới từ gelatin và men bia được biến đổi gen trong phòng thí nghiệm. Khi trộn lẫn, các vi khuẩn men sẽ được bao phủ bởi các protein kết dính, tương tự như loại protein mà loài vẹm biển dùng để bám chặt vào đá dưới nước. Hỗn hợp sệt này sau đó được đùn qua vòi phun của máy in 3D vào một môi trường cực lạnh và áp suất thấp, nơi nước đóng băng ngay lập tức và chuyển từ dạng băng sang hơi (thăng hoa). Kết quả cuối cùng là một vật liệu nhẹ, xốp, giống như bọt biển nhưng lại cực kỳ bền bỉ.
Qiu giải thích rằng vật liệu này đủ mạnh để xây dựng một tòa nhà một hoặc hai tầng trên Trái Đất - nơi có lực hấp dẫn gấp ba lần Sao Hỏa. Điều đó có nghĩa là chúng ta hoàn toàn có thể dễ dàng xây dựng một tòa nhà nhiều tầng trên Sao Hỏa bằng vật liệu này.
Hiện tại, Qiu và các cộng sự của mình vẫn đang bắt đầu từ những bước nhỏ. Các nguyên mẫu mái vòm của họ chỉ có kích thước bằng một nút chai rượu, nhưng độ bền nén của chúng đã tương đương với bê tông cấp thấp.
Trong nhiều năm qua, các kỹ sư đã thử nghiệm nhiều cấu trúc in 3D để sử dụng trên Mặt Trăng và Sao Hỏa. Tuy nhiên, nhiều phương pháp trong số đó vẫn đòi hỏi các bước như nung chảy đá hoặc đất mặt trăng (regolith), vốn tiêu tốn rất nhiều năng lượng và có thể hạn chế tính ứng dụng của chúng. Kỹ thuật của Qiu lại yêu cầu năng lượng tương đối ít hơn. Mặc dù anh thừa nhận vẫn chưa rõ liệu men bia có thể chịu đựng được sự sống trên Sao Hỏa hay không, nhưng những kết quả ban đầu của nhóm là một bước tiến đầy hứa hẹn hướng tới những công trình đơn giản, hiệu quả và vững chắc ngoài Trái Đất. Hơn nữa, men bia cũng rất phù hợp cho việc thử nghiệm và sai sót.
Qiu nói thêm rằng, chỉ cần một tế bào men bia còn sống, chúng ta có thể nhân giống chúng trở lại.
