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太空探索的下一个阶段就是可持续性。如果载人火星任务要取得成功，就需要一种全新的材料来满足人类在这种最恶劣环境中的需求。地球上普遍存在的生物材料几丁质可以提供这种物质。
随着载人火星任务计划的发展，这类努力的修订目标是使对这些外星远景的长期访问成为可能。增加的地面访问意味着一件事:可持续性。实现空间的可持续性将需要特殊和新颖的材料来满足人类的需求。亚博网站下载
新加坡科技与设计大学的一项新建议可能会获得迄今为止最奇怪的太空材料概念奖。该大学的一组研究人员正在支持使用甲壳素来创造工具和庇护所，为长期的火星和更远的任务。
几丁质是地球上最常见的有机聚合物之一，包括昆虫、甲壳类等人类类的外骨骼、鱼类的鳞片，并构成真菌细胞壁的主要成分。它的丰度仅次于纤维素，似乎是生物王国对生产刚性结构的答案。该团队的研究结果发表在了杂志上《公共科学图书馆·综合》。这表明它对地球外的人类和地球上的生命一样有用。
甲壳素无处不在，而且它是由生物界的许多生物合成的，这意味着它可能是任何人工生态系统发展的关键组成部分。这也表明甲壳素基材料的生产相对经济。亚博网站下载研究人员认为，甲壳素不仅在地球的生态系统中普遍存在，而且在我们希望建立的任何外星球人工生态系统中也可能普遍存在。
甲壳素:在人工生态系统中的准备和等待
到目前为止，许多火星载人任务的制造策略都依赖于这颗红色星球表面大量的无机材料。亚博网站下载虽然节能，但这种制造系统基于在地球上运行良好的策略，而技术可能不会很好地转化到我们最近的邻居的表面。
然而，研究人员指出，大自然已经提供了一种策略，帮助生命在严酷的条件下茁壮成长，就像那些早期火星探险者将面临的那样。生物有机体通过创造刚性结构来应对恶劣的环境——将从环境中获得的无机物质(比如火星上丰富的物质)混合在有机基质中——几丁质。亚博网站下载
昆虫是甲壳素最多产的生产者之一，作为长期火星任务的一部分，昆虫可能已经出现了。昆虫不仅被认为是农业和生物废物的有效处理者，而且还可以提供极好的蛋白质来源，满足早期火星殖民者的热量需求。然而，人类和其他脊椎动物并不能很好地消化甲壳素，这意味着这种生物材料几乎不可避免地将成为人造火星生态系统的一部分。
问题是——如何最好地提取和利用几丁质?
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将甲壳素从壳中取出
费尔南德斯和他的团队使用了适用于早期火星定居点的基本化学物质，提取并制造了一种新材料。这一过程不仅需要最小的能量投入，而且还消除了对专门制造设备的需要。app亚博体育
这种新材料是通过将壳聚糖(乙酰化程度最高的几丁质)溶解在低浓度的石炭酸中制成的，石炭酸很可能是在基本的人工生态系统中由有氧和厌氧发酵产生的生物副产物。简化的化学过程只需要水，而水以表面冰的形式存在——氢氧化钠和醋酸。如果从真菌中提取壳聚糖，可以进一步简化这一过程。
然后将壳聚糖与一种模拟火星土壤或生物岩的矿物混合。仅壳聚糖就能制造出透明材料，在机械特性和外观上与塑料没有什么不同。亚博网站下载但当与人造火星生物岩混合时，壳聚糖的用量可以减少，但仍能生产出一种适用于一般应用的机械性能良好的材料。
在这些应用中，研究建议创造基本工具——机器制造或手工制作——和机械，以及用于建筑目的的砂浆。为了测试前者，团队用他们的材料制作了一个扳手，并用它拧紧一个六角螺栓。虽然强度不如金属工具，但甲壳素扳手可以承受可接受的扭矩，满足非关键空间应用的要求。
为了展示他们的材料令人印象深刻的建筑能力，他们使用砂浆修复了管道上直径12.5毫米的洞，具有密封效果，防止泄漏和持续的液压压力。该团队还建造了一个按比例缩小的掩体，以证明这种材料有能力在火星表面为人类提供临时住所。
作者得出结论，以甲壳素为基础的材料可能对空间可持续性至关重要，并可能在人类成为真正的星际物种的旅程中迈出关键一步。
参考资料及进一步阅读
史伟，德立萨斯，费尔南德斯。(2020)火星生物岩:一种生物启发的风化层复合材料，用于闭环地外制造。PLoS ONE 15(9): e0238606https://doi.org/10.1371/journal.pone.023860
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