火星の家づくりレシピ。土壌に酵母とゼラチンを混ぜ3Dプリンターで建設

香港科技大学の研究チームが、火星の土壌であるレゴリスにゼラチンと酵母から作った接着剤を混ぜ、3Dプリンターで建材を製造する新しい方法を発表した。この研究は、火星移住における建設資材の輸送という根本的な課題に対し、現地調達と微生物工学を組み合わせた斬新な解決策を示している。

火星に人類が移住する場合、第一の課題は居住空間の確保である。木材やコンクリートといった従来の建設材料を地球からロケットで運ぶ場合、莫大な費用とエネルギーが必要になる。この研究は、火星の環境そのものを建材製造に活用する発想に基づいている。遺伝子改変された酵母は、ムール貝が岩に付着する際に使用するタンパク質を産生するよう設計されており、ゼラチンが材料を結合させながら酵母の栄養基盤となり、レゴリスが構造体の重量と剛性を担う形で機能する。火星での建設では、地球の3分の1という低重力がこの強度でも複数階建築の実現を理論的に可能にしている。

火星の極度な低温と低気圧という過酷な環境は、従来は建設の障害でしかなかった。しかし研究チームはこれを逆転の発想で活用した。3Dプリンターで押し出された建材に含まれる水分が、火星の低温と低圧によってフリーズドライと同じプロセスで処理される。氷は液体を経ずに直接気体に変わり、建材内部に微細な孔構造が形成される。地球での実験では−30℃、0.01気圧という火星に近い条件で試験が行われ、圧縮強度は10～12メガパスカルに達し、低強度コンクリートに匹敵する性能が確認された。この方法は従来の火星建設案のように岩石を高温加熱する必要がなく、エネルギー消費を大幅に削減できる。

さらに重要なのは、酵母が生きたまま建材内に存在することである。建物の解体時に生きた酵母を回収してバイオリアクターで培養すれば、新たな建材を繰り返し製造できる。研究チームはすでに材料を4回リサイクルしながら強度と生存率を維持することに成功している。このサイクル性は、地球からの持ち込み物資を最小化する火星開拓で大きな利点となる。

一方、解決すべき課題も多い。試験に使われたのは地球の天然砂であり、火星のレゴリスに含まれる塩類や鉱物が酵母に与える影響はまだ未検証である。火星の強い放射線が微生物に与える脅威も大きいと考えられ、低重力環境でのプリント挙動も不明である。構造体は気密膜や放射線遮蔽用のレゴリス層を必要とし、複合的なシステム設計が求められる。研究者が指摘するように、最大の障壁は技術ではなく、スターシップ級ロケットを複数回にわたり大量に火星に送り込む輸送能力であり、地球の重力克服と経済性の両立が、この構想の実現可能性を左右する要因になるだろう。

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