Mô phỏng hoạt động của con người trên Mặt Trăng. Ảnh: NASA
Phóng vật liệu từ Trái Đất đến Mặt Trăng rất tốn kém. Do đó, để xây dựng công trình trên Mặt Trăng, các nhà khoa học từ lâu đã nghiên cứu làm gạch từ chính lớp đất mặt (regolith) trên thiên thể này. Trong nghiên cứu mới đăng trên tạp chí Frontiers in Space Technologies, nhóm chuyên gia từ Viện Khoa học Ấn Độ (IISc) ứng dụng vi khuẩn Sporosarcina pasteurii để cải tiến gạch Mặt Trăng, Space hôm 6/4 đưa tin.
Sporosarcina pasteurii có khả năng chuyển đổi urea và canxi thành tinh thể canxi carbonate. Khi trộn với bột guar gum chiết xuất từ hạt của cây đậu guar, những tinh thể này có thể kết dính các hạt đất Mặt Trăng với nhau để tạo thành gạch.
Trước đây, nhóm nghiên cứu từ IISc đã thử nghiệm sản xuất gạch Mặt Trăng thông qua quá trình thiêu kết - nung nóng một hỗn hợp đất Mặt Trăng mô phỏng với polyvinyl alcohol ở nhiệt độ cực cao trong lò. Sản phẩm thu được có vẻ chắc chắn hơn gạch vi khuẩn, nhưng điều kiện trên Mặt Trăng rất khắc nghiệt.
Gạch Mặt Trăng sẽ phải chống chọi với sự dao động nhiệt độ lớn trong ngày, từ mức cao nhất là 121 độ C đến thấp nhất là -133 độ C. Chúng cũng sẽ chịu sự tấn công của các vi thiên thạch và tia vũ trụ. "Gạch thiêu kết rất giòn. Nếu có một vết nứt và nó tiếp tục phát triển, toàn bộ cấu trúc có thể nhanh chóng sụp đổ", Koushik Viswanathan, chuyên gia từ Khoa Kỹ thuật Cơ khí của IISc, cho biết.
Trong nghiên cứu mới, Viswanathan cùng đồng nghiệp trở lại với ý tưởng sử dụng Sporosarcina pasteurii, nhưng lần này không phải để làm gạch mà để tạo ra một chất bịt kín có thể lấp đầy những vết nứt và lỗ hổng trong gạch.
Những viên gạch có hư hại nhân tạo và được sửa chữa bằng hỗn hợp chứa vi khuẩn. Ảnh: Amogh Jadhav/IISc
Nhóm nghiên cứu sản xuất gạch thiêu kết từ đất Mặt Trăng mô phỏng, sau đó tạo ra nhiều loại hư hại khác nhau như lỗ, khe nứt hình chữ V và hình bán nguyệt. Sau đó, họ đổ hỗn hợp gồm Sporosarcina pasteurii, bột guar gum, đất Mặt Trăng mô phỏng, lên gạch rồi để hỗn hợp thấm vào, lấp đầy các lỗ và vết nứt trong vài ngày.
Vi khuẩn có hai công dụng lớn: tạo ra canxi carbonate lấp đầy khe nứt và sản xuất biopolymer cho phép hỗn hợp kết dính với gạch, khiến gạch rắn chắc trở lại. Quá trình này giúp khôi phục 28% - 54% độ bền nén trước đó của gạch.
Dù vậy, sử dụng vi khuẩn trong phòng thí nghiệm sẽ khác so với trên Mặt Trăng. "Một trong những vấn đề lớn là hoạt động của vi khuẩn trong điều kiện ngoài Trái Đất. Liệu tính chất của chúng có thay đổi không? Chúng có ngừng sản xuất carbonate không? Những điều này vẫn còn là bí ẩn", Kumar nói.
Để giải đáp những câu hỏi trên, nhóm nhà khoa học đề xuất đưa mẫu vi khuẩn Sporosarcina pasteurii lên không gian để nghiên cứu trong nhiệm vụ Gaganyaan - nhiệm vụ không gian có phi hành đoàn đầu tiên của Ấn Độ. Gaganyaan dự kiến đưa ba phi hành gia rời mặt đất sớm nhất vào năm 2026.
Thu Thảo (Theo Space)