«Био-Forge» долбоору: Башка планеталардагы жашоо үчүн өзүн-өзү калыбына келтирүүчү материалдар

Долбоордун баяндамасы

«Био-Forge» долбоору – бул KPIнин Биосинтетикалык системалар факультети менен Космос робототехникасы факультетинин ортосундагы тайманбас, дисциплиналар аралык кызматташтыгы. Биздин көз карашыбыз – Ай жана Марс сыяктуу татаал башка планеталык чөйрөлөрдө адам жашоо чөйрөлөрүн куруу жана тейлөө үчүн Жергиликтүү ресурстарды пайдалануунун (ISRU) революциялык ыкмасын иштеп чыгуу.

Долбоор жергиликтүү реголитти (топуракты) чийки зат катары колдонуп, бекем, радиациядан коргоочу био-цементтерди бөлүп чыгара ала турган микроорганизмдерди инженериялоого багытталган. Бул биоматериалдар андан кийин атайын иштелип чыккан автономдуу робот системалары тарабынан жайгаштырылып, катырылат, бул жашоо чөйрөлөрүн өз алдынча курууга жана оңдоого мүмкүндүк берет.

Негизги максаттар

• Bacillus subtilis же цианобактериялар сыяктуу микроорганизмдерди генетикалык жактан инженериялоо аркылуу симуляцияланган Ай жана Марс реголитинен силикаттарды жана металл оксиддерин натыйжалуу бөлүп алуу.
• Инженердик микробдордун жогорку кысуу күчүнө жана радиациядан коргоо касиеттерине ээ кремний карбидин же ушул сыяктуу керамикалык матрицаларды бөлүп чыгаруусу үчүн биосинтетикалык жолдорду долбоорлоо жана оптималдаштыруу.
• Автономдуу навигацияга, инженердик микроорганизмдерди жайгаштырууга, био-цементтин катуу процессин көзөмөлдөөгө жана структуралык бүтүндүктү текшерүүгө жөндөмдүү робот системаларын иштеп чыгуу.
• Симуляцияланган башка планеталык шарттарда (вакуум, экстремалдык температуралар, жогорку радиация) био-цемент материалдарынын узак мөөнөттүү туруктуулугун жана өзүн-өзү калыбына келтирүү мүмкүнчүлүктөрүн текшерүү.
• Био-фабрикацияга негизделген башка планеталардагы жашоо чөйрөлөрү үчүн концептуалдык архитектураларды долбоорлоо жана алардын салттуу курулуш ыкмаларына салыштырмалуу ишке ашырылышын жана артыкчылыктарын баалоо.

Методология жана ыкма

«Био-Forge» долбоору бир нече алдыңкы тармактарды бириктирет:

• Синтетикалык биология жана генетикалык инженерия: CRISPR-Cas9 жана башка алдыңкы генди түзөтүү куралдарын колдонуу менен микробдук метаболикалык жолдорду жана секреция системаларын долбоорлоо.
• Робототехника жана автоматика: Алдыңкы сенсордук, манипуляциялык жана үйүр менен кызматташуу мүмкүнчүлүктөрү бар атайын робот платформаларын иштеп чыгуу.
• Материал таануу жана мүнөздөө: Электрондук микроскопия, рентген дифракциясы жана механикалык сыноолорду колдонуу менен био-цементтин микроструктурасын жана макроскопиялык касиеттерин талдоо.
• Айлана-чөйрөнү симуляциялоо жана тестирлөө: Материалдарды жана системаларды катуу тестирлөө үчүн KPIнин планеталык чөйрөнү симуляциялоо камераларын колдонуу.

Учурдагы жылыштар жана этаптар

Долбоор бир нече талапкер микроб штаммдарын ийгиликтүү тандап алып, алгачкы инженериясын жүргүздү. Лабораториялык масштабдагы эксперименттер инженердик штаммдардын симуляцияланган Ай реголитинен кремнийди бөлүп чыгара аларын көрсөттү. Микроб аралашмаларын так чачуу үчүн биринчи муундагы прототип робот иштелип чыкты. Алгачкы био-цемент үлгүлөрү келечектүү алгачкы кысуу күчүн көрсөтүүдө.

Жетекчи изилдөө тобу

Акыркы жарыялоолор жана жыйынтыктар

• «Башка планеталардагы курулуш үчүн инженердик микробдор бөлүп чыгарган био-цементтер», Nature Synthetic Biology, 2025-ж.
• «Жергиликтүү ресурстарды пайдалануу үчүн материалдарды жайгаштыруунун автономдуу робот системасы», Science Robotics, 2024-ж.
• «Симуляцияланган Ай чөйрөсүндөгү био-цементтердин мүнөздөмөсү», Astrobiology, 2023-ж.

Долбоордун галереясы жана визуалдаштыруулары