Mars’ta 3D yazıcıyla yapı üretimi için geliştirilen yeni bir yöntem, gezegenin yüzeyinden elde edilen kaya malzemesini jelatin ve genetik olarak tasarlanmış maya ile birleştiriyor. Hong Kong Üniversitesi’ndeki araştırmacıların geliştirdiği yaklaşım, karışımın Mars koşullarında sertleşerek düşük kaliteli betona benzer basınç dayanımına ulaşmasını hedefliyor. Yöntem, Dünya’dan büyük miktarlarda inşaat malzemesi taşımak yerine Mars’taki kaynakların doğrudan kullanılmasına dayanan Yerinde Kaynak Kullanımı (ISRU) çalışmalarına yeni bir seçenek ekliyor. Mars’ta yapı inşa etmek, Dünya’daki geleneksel inşaat süreçlerinden çok daha karmaşık koşullar gerektiriyor. Gezegenin atmosferi Dünya’nın yaklaşık 100 kat daha seyrek ve yüzey koşulları düşük sıcaklıklar ile yoğun ultraviyole radyasyona maruz kalıyor. Dünya’da kullanılan plastikler, kompozitler, sızdırmazlık malzemeleri ve yağlayıcılar bu ortamda bozulabilirken, beton üretiminde gerekli olan suyun da düşük basınç nedeniyle donması veya kaynaması önemli mühendislik sorunları yaratıyor.
Maya bazlı yapı malzemesi Mars’ta nasıl çalışacak?
Bu koşullar, yapı malzemelerinin mümkün olduğunca Mars’ta bulunan kaynaklardan elde edilmesini önemli hale getiriyor. Dünya’dan malzeme göndermek yalnızca teknik açıdan değil, taşıma kapasitesi açısından da ciddi sınırlamalar taşıyor. Örneğin Mars’a gönderilen en ağır gezici araç yaklaşık 1.025 kilogram ağırlığında; işlevsel bir bina için gereken yüzlerce tonluk malzeme ve ekipmanın taşınması ise bunun çok daha büyük bir lojistik problem olduğunu gösteriyor.
Bu nedenle araştırmacılar son yıllarda Mars betonu, regolit bazlı 3D baskı ve kükürt betonu gibi farklı ISRU yöntemlerini inceliyor. Ancak bazı yöntemlerde yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duyuluyor. Mars’ta bulunan kükürt ve yerel toprakla üretilebilen kükürt betonunda, kükürdün yaklaşık 115 ila 120 derece Celsius arasındaki erime sıcaklığına kadar ısıtılması gerekiyor. Hong Kong ekibinin Chem Circularity dergisinde ortaya koyduğu yaklaşım ise üretim sürecinde bu tür bir ısıtma ihtiyacını ortadan kaldırmayı amaçlıyor.
Yeni yöntemde öğütülmüş Mars kayasından elde edilen kum benzeri malzeme, ıslak bir bağlayıcıyla belirli oranlarda karıştırılıyor. Bu bağlayıcıda jelatin ve yüksek yapışkanlık sağlayan proteinlerle kaplanmış genetik olarak tasarlanmış maya kullanılıyor. Jelatin, karışımın bileşenlerini bir arada tutarken maya hücrelerinin büyüyebileceği bir ortam sağlıyor; kaya bazlı malzeme ise yapının kütlesini ve temel mekanik dayanımını oluşturuyor.
Karışım 3D yazıcının nozülünden geçirildikten sonra simüle edilen Mars koşullarında kurutuluyor. Su buharlaştığında malzemenin içinde mikroskobik gözenekler oluşuyor ve sonuçta hafif, gözenekli ancak basınca karşı belirli bir dayanım gösterebilen bir yapı ortaya çıkıyor. Araştırmacılar yöntemi test etmek amacıyla yaklaşık 45 milimetre yüksekliğinde ve 30 milimetre genişliğinde küçük kubbe biçimli yapılar üretti.
Bu numunelerde 10 ila 12 megapaskal arasında basınç dayanımı ölçüldü. Araştırmacılar, elde edilen değerin düşük kaliteli betonla benzer seviyede olduğunu belirtiyor. Bununla birlikte, laboratuvar ölçeğindeki küçük numuneler ile insanların uzun süre yaşayabileceği gerçek bir Mars yerleşimi arasında önemli mühendislik farkları bulunuyor. Malzemenin radyasyon, sıcaklık değişimleri ve uzun süreli Mars koşulları karşısındaki davranışı henüz kapsamlı biçimde ortaya konmuş değil. Özellikle canlı mayanın Mars ortamında yaşayabilirliğinin bilinmemesi ve üretim için jelatin ile diğer bileşenlerin Dünya’dan taşınmasının gerekmesi, yöntemin uygulanabilirliği açısından çözülmesi gereken başlıca konular arasında yer alıyor.
Benzer şekilde, daha önce geliştirilen Starcrete adlı malzeme Mars regolitini patates nişastası ve tuzla birleştirerek 72 megapaskal basınç dayanımına ulaşmıştı. Hong Kong ekibinin yaklaşımını farklılaştıran noktalardan biri ise malzemenin biyolojik bileşeni sayesinde yeniden üretilebilir ve geri dönüştürülebilir olması. Sökülen yapılardan elde edilen mayanın biyoreaktörlerde yeniden yetiştirilebilmesi, yeterli ölçekte uygulanabildiği takdirde Mars’taki kaynak kullanım döngüsünün daha kapalı hale gelmesine katkı sağlayabilir. Bu nedenle çalışma, henüz bir Mars kolonisi için hazır yapı malzemesi sunmaktan çok, yerel kaynakları biyolojik süreçlerle birleştiren alternatif bir inşaat yaklaşımının uygulanabilirliğini araştırıyor.
