未来的火星建筑将永远不会倒塌，NASA正在制造自修复生物建筑结构

美国宇航局计划在未来十年内首次执行载人火星任务。这些任务将于2033年开始，每26个月发射一次后续任务，以配合火星和地球在其轨道上的最近点。前期任务将以建立前哨站而告终，未来宇航员将使用前哨站，这将帮助人类在火星定居甚至移民，建造更大规模的火星建筑。近几十年来，NASA进行了设计研究和竞赛（如3D打印人居挑战赛等等），以调查可能的设计和施工方法。
例如，在《火星设计参考架构5.0》中，NASA科学家们设计并描述了一种基于“中心位置、整体式栖息地”的轻型充气栖息地的“通勤”架构。然而，还有其他的提议设想使用从沙子和岩石中提取金属的生物来创建一个基地（这一过程被称为生物矿化）。前往火星的宇航员不必将建筑材料或预制模块拖上太空船，而是可以携带合成细菌培养物，使他们能够在这颗红色星球上制造自己的栖息地。
这一概念被称为“火星栖息地装备生物矿化自生长建筑理论”，是美国宇航局一位科学家提出来的，她的提案是美国宇航局创新先进概念（NIAC）为第一阶段开发选定的几个提案之一，其中包括12500美元的赠款。该计划每年征集先进的、创新的、技术上可行的概念，以帮助NASA执行任务，推进NASA的太空探索目标。
自20世纪90年代以来，美国宇航局已经为载人火星任务起草了一些架构，所有这些都强调了保持低发射质量的必要性。之前的方法是使用可充气模块，但正如这位科学家在提案中强调的那样，用于装备充气模块的物理结构不能由载人航天器携带，通常需要第二辆运载工具才能发射。这对发射团队来说是一个后勤挑战，并大大增加了发射成本。
另一种可能性是利用当地资源减少必须运输的物资数量——这一过程被称为就地资源利用（ISRU）。例子包括罗伯特·祖布林博士和NASA艾姆斯研究中心的同事于1991年起草的“火星直接移民计划”，以及2010年启动的NASA火星之旅计划。对于火星任务，这将包括利用当地的浮土制造建筑材料和水冰，供宇航员食用、灌溉，以及制造推进剂和氧气。
然而，这种任务架构需要将设备（如机器人3D打印机）运送到火星。此外，ISRU-3D打印栖息地的许多设计仍然需要充气模块，为3D打印结构提供支架。这位科学家建议，与其将预制元件或机械运送到火星，不如通过使用蓝藻和真菌作为建筑剂的原位建造来实现栖息地。以下是她的部分采访记录：
“在过去几年里，我在研究可以自我修复混凝土。所以当混凝土产生裂缝时，我们使用细菌或真菌诱导生物矿物来修复裂缝。然后我们考虑其他可能性，比如自生长材料，因此，我们会有土粒或骨料，我们希望使用真菌或细菌将它们制成一个有凝聚力的体。”
“不需要人类劳动，这将非常重要，特别是在火星上，它们可以自动完成这项工作，我们人类没必要到哪里都先盖房子，我们有很多虽然很可爱很渺小但是却很有劲的帮手。我建议，我们可以直接使用原位材料，而不是将材料从地球运送到火星，从火星上的样本、土壤、大气和水中，我们只需要携带一些细菌或真菌孢子，这些可爱的伙伴就会为我们建造砖块，你可以看着你的火星房子自己生长起来，就好像你种的植物。”
“这一过程的关键是生物矿化，即细菌和孢子可以聚集碳酸钙（CaCO3）等矿物质，也就是石灰石，科学家们已经知道火星上有石灰石和其他碳酸盐，凤凰号火星着陆器于2008年在其着陆点发现了CaCO3的痕迹。勇气和机遇号随后进行的样本分析以及NASA火星勘测轨道飞行器（MRO）等任务进行的矿物测绘都证明了这一点。”
根据这位科学家的建议，未来的任务可以配备“合成生物学工具包”，以创建合成地衣系统（重氮营养蓝藻和丝状真菌）。这些将把CaO3转化为丰富的生物聚合物，可与火星浮土结合，帮助建筑材料自我修复。“它们将起到促进碳酸钙形成的催化剂的作用，而这些碳酸钙晶体将起到粘合剂的作用，将这些土壤颗粒结合在一起。你需要将沙粒放入你想要的模具中，然后细菌和真菌将它们生长成模具的形状。提一个工具箱在火星表面盖房子看起来总要简单的多，也实用的多。”
在这个提议的自主建筑系统中，蓝藻和丝状真菌将执行不同的（但互补的）功能。根据NAIC的提议，蓝藻负责：
1）捕获二氧化碳并将其转化为碳酸盐离子
2）提供氧气和有机化合物以支持丝状真菌
同时，真菌负责：
1）将钙离子结合到真菌细胞壁上，并作为碳酸钙沉积的成核位点
2）通过向蓝藻提供额外的二氧化碳并降低其氧化应激，帮助蓝藻的生存和生长
此外，蓝藻和真菌会分泌“细胞外聚合物质”，增强风化层颗粒和生物聚合物之间的粘附力以及沉淀颗粒之间的凝聚力。这位科学家还详细介绍了创建这些合成细菌和真菌的过程，以确保它们共生而非竞争性地工作，其他的采访我这里就不贴啦，太长了……总而言之，现在有这个技术，就看美国宇航局要怎么选了，盖房子不止一种方法。