用于月球和火星的真菌砖

空间生长建筑：UNC Greensboro —— 当生物学遇见工程学

该合作伙伴关系将 UNC Greensboro 的 Nicholas Oberlies 真菌生态学实验室与 Luna Labs 联系在一起，后者是一家总部位于弗吉尼亚州的产品开发公司，将负责结构测试和材料分析。Oberlies 的团队在真菌的培养和表征方面拥有丰富经验——包括平菇（Pleurotus ostreatus）和某些以刚性著称的架状真菌——而 Luna Labs 则提供机械测试、压缩测量以及工程师评估新型建筑材料所需的标准驱动数据。

根据该大学的公告，计划是培养真菌菌丝，使其渗透并粘合混合了模拟人类排泄物营养流的松散风化层颗粒。如果菌丝网络能有效地连接颗粒材料，研究人员将对复合材料进行灭菌并压缩成固结块。Luna Labs 随后将量化这些砖块的承载能力、在压缩下的表现，以及是否能制造得足够耐用，以用于栖息地或其他基础设施。

这种构架是典型的原位资源利用：该系统不是从地球运送砖块和水泥，而是在需要的地方生长和成型材料，仅需少量的孢子或接种物作为初始载荷，外加动力、水和营养循环。这使得该概念对于试图最小化月球和火星基地发射质量及长期供应链的任务规划者极具吸引力。

空间生长建筑：UNC Greensboro —— 测试、材料与指标

UNC Greensboro 与 Luna Labs 实验的核心是测试三个相互关联的想法：哪些真菌物种能耐受类风化层的化学环境；菌丝体网络是否能将无机颗粒粘合成连贯的复合材料；以及需要什么样的生长后处理才能使材料安全且在结构上有用。团队将使用模拟风化层（模仿月球或火星表面的岩石和尘埃模拟物）混合旨在模仿回收人类排泄物的原料进行受控生长试验，为真菌提供碳源和营养源。

一旦生长形成密集的菌丝体基质，复合材料将经过热处理或其他方式灭菌，并机械固结成砖状。Luna Labs 将测量抗压强度、刚度和失效模式；他们还将测试批次间的差异性以及不同生长配方的影响。这些数据将决定该材料是适用于隔热层或内部隔断等非承重用途，还是可以通过工程设计承担结构性角色。

合作者明确表示，这处于早期研究阶段：团队寻求识别有前途的物种和工艺窗口，而不是交付完全经过认证的建筑构块。尽管如此，对可测量材料特性和可重复测试的强调标志着其超越了纯粹的概念性工作——这是一次尝试，旨在将菌丝体复合材料转化为任务设计者可以使用的工程语言。

菌丝体力学与实际优势

菌丝体基材料依赖于真菌菌丝网络——显微镜下的线状细丝——它们交织并分泌聚合物以将基质颗粒粘合在一起。在地面演示中，由农业废物制成的菌丝体复合材料具有重量轻、隔热和防火的特点，并且与高温烧结或传统混凝土养护相比，可以用相对较低的能量投入生长成特定形状。

对于空间应用，其吸引力显而易见：真菌可以将废物转化为材料，减少物流负担并闭合生命维持系统的循环；与烧结相比，生长可以在较低温度下进行；菌丝体复合材料的细胞结构可以为热控制提供固有的隔热性能。此外，由于生命系统有时可以自我修复微小裂纹，生物基材料提供了纯惰性材料所不具备的维护途径。

UNC Greensboro 的项目在保持谨慎的同时强调了这些可能性。近期最可能的用途是非承重领域：栖息地隔热、辐射屏蔽内部面板，或掩埋式栖息地的保护性覆盖层。如果通过添加剂或后处理可以提高抗压和抗拉性能，那么更广泛的结构性角色可能变得可行，但这仍是当前测试将探究的开放性问题。

挑战与未解答的问题

将实验室中有希望的演示转化为任务就绪的建筑材料面临许多障碍。月球和火星使生物和材料暴露在近真空或稀薄的二氧化碳大气、剧烈的温度波动和电离辐射下——这些条件与潮湿的实验台截然不同。生长菌丝体将需要水、受控的大气和与真菌代谢相容的温度，所有这些都会产生能源和工程成本。

行星保护是另一个约束：任何生物方法都必须避免用地球生命污染行星环境。这意味着需要明确的灭菌或封锁策略，UNC Greensboro 团队计划通过在部署前对生长出的复合材料进行灭菌来测试这一点。关于微陨石撞击下的耐久性、低重力下的长期机械蠕变，以及风化层化学性质（例如火星上具有反应性的高氯酸盐）如何影响生长和材料稳定性，也存在悬而未决的问题。

最后，模拟人类排泄物在地球上是有用的测试原料，但真正的任务系统将需要稳健的营养回收循环和严格的微生物控制。从小型砖块扩展到数米高的结构会引发额外的工程问题——构架、连接、密封以及与气闸舱和动力系统的集成——这些必须在后期的开发阶段予以解决。

通往宜居栖息地之路

UNC Greensboro 与 Luna Labs 的工作是探索将生物学作为太空建筑技术的更广泛研究议程的一部分。如果测试显示出一致的机械性能，并且工程解决方案能够在可接受的质量和功耗预算内提供生长室、水循环和灭菌，那么真菌复合材料可能会加入到一个已包含风化层烧结、使用类水泥粘合剂的 3D 打印和充气式舱段的工具箱中。

近期里程碑是实际且适度的：识别韧性强的真菌菌株，量化抗压强度和变异性，并演示灭菌与固结工作流程。这些步骤的成功将证明进行小规模轨道或月球演示的合理性，在这些演示中，受控生长和后处理可以在相关环境中进行测试。从长远来看，经过验证的生物制造链可能会减少对地球供应材料的依赖，并为利用当地泥土和回收废物生长的避难所开辟新的设计范式。

目前，该项目的价值既是技术性的，也是概念性的：它迫使工程师和生物学家共享单位、时间表和失效模式。这种转化——将生物过程描述转换为压缩曲线和设计因子——将决定真菌是仅仅作为一个有趣的想法，还是成为未来探险者的实用工具。

来源

• UNC Greensboro (UNCG) —— 项目公告与研究摘要
• Luna Labs —— 材料测试与工程合作伙伴关系
• NASA —— 原位资源利用研究资助