Trong bối cảnh khám phá không gian ngày càng phát triển, việc xây dựng và duy trì các công trình trên Mặt Trăng trở thành một thách thức lớn. Một nghiên cứu mới từ Ấn Độ đã chỉ ra rằng vi khuẩn có thể đóng vai trò quan trọng trong việc sửa chữa các công trình này, mở ra một hướng đi mới cho ngành xây dựng trong môi trường khắc nghiệt của Mặt Trăng.
Mô phỏng hoạt động của con người trên Mặt Trăng. Ảnh: NASA
Việc vận chuyển vật liệu từ Trái Đất đến Mặt Trăng không chỉ tốn kém mà còn gặp nhiều khó khăn. Do đó, các nhà khoa học đã tìm cách sử dụng lớp đất mặt (regolith) trên Mặt Trăng để sản xuất gạch. Trong một nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí Frontiers in Space Technologies, nhóm nghiên cứu từ Viện Khoa học Ấn Độ (IISc) đã ứng dụng vi khuẩn Sporosarcina pasteurii để cải thiện chất lượng gạch Mặt Trăng, theo thông tin từ Space.
Vi khuẩn Sporosarcina pasteurii có khả năng chuyển đổi urea và canxi thành tinh thể canxi carbonate. Khi kết hợp với bột guar gum chiết xuất từ hạt cây đậu guar, những tinh thể này có thể kết dính các hạt đất Mặt Trăng lại với nhau, tạo thành gạch chắc chắn hơn.
Trước đây, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm sản xuất gạch Mặt Trăng bằng phương pháp thiêu kết, nung nóng hỗn hợp đất Mặt Trăng mô phỏng với polyvinyl alcohol ở nhiệt độ cao. Mặc dù sản phẩm thu được có độ bền cao hơn, nhưng điều kiện khắc nghiệt trên Mặt Trăng đòi hỏi một giải pháp linh hoạt hơn.
Gạch Mặt Trăng sẽ phải đối mặt với sự thay đổi nhiệt độ cực đoan, từ 121 độ C vào ban ngày đến -133 độ C vào ban đêm, cùng với sự tấn công của vi thiên thạch và tia vũ trụ. “Gạch thiêu kết có thể rất giòn. Nếu có một vết nứt, nó có thể dẫn đến sự sụp đổ toàn bộ cấu trúc”, Koushik Viswanathan, một chuyên gia từ Khoa Kỹ thuật Cơ khí của IISc, cho biết.
Trong nghiên cứu mới, nhóm nghiên cứu đã quay lại với ý tưởng sử dụng Sporosarcina pasteurii, nhưng không phải để sản xuất gạch mà để tạo ra một chất bịt kín có khả năng lấp đầy các 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 đã sản xuất gạch thiêu kết từ đất Mặt Trăng mô phỏng và tạo ra nhiều loại hư hại khác nhau như lỗ và khe nứt. Sau đó, họ đã đổ hỗn hợp gồm Sporosarcina pasteurii, bột guar gum và đất Mặt Trăng mô phỏng lên gạch, để hỗn hợp thấm vào và lấp đầy các lỗ và vết nứt trong vài ngày.
Vi khuẩn không chỉ giúp tạo ra canxi carbonate để lấp đầy khe nứt mà còn sản xuất biopolymer giúp hỗn hợp kết dính với gạch, phục hồi độ bền cho gạch lên đến 54% so với ban đầu.
Tuy nhiên, việc sử dụng vi khuẩn trong phòng thí nghiệm có thể khác biệt so với điều kiện thực tế trên Mặt Trăng. “Một trong những thách thức lớn là hoạt động của vi khuẩn trong môi trường ngoài Trái Đất. Liệu chúng có thay đổi tính chất? Chúng có ngừng sản xuất carbonate không? Những câu hỏi này vẫn chưa có lời giải”, Kumar cho biết.
Để tìm hiểu thêm về khả năng hoạt động của vi khuẩn trong không gian, nhóm nghiên cứu đã đề xuất đưa mẫu Sporosarcina pasteurii lên không gian trong nhiệm vụ Gaganyaan – nhiệm vụ không gian có phi hành đoàn đầu tiên của Ấn Độ, dự kiến sẽ đưa ba phi hành gia vào không gian vào năm 2026.
Việc ứng dụng vi khuẩn trong xây dựng trên Mặt Trăng không chỉ mở ra cơ hội mới cho ngành xây dựng mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững trong tương lai của các công trình không gian.