Как прокормить космонавтов во время длительных космических миссий по Солнечной системе? У исследователей есть необычная идея.
В революционном исследовании ученые предлагают использовать богатые углеродом астероиды в качестве источника съедобной биомассы для длительных космических путешествий. Превращая содержащиеся в астероидах углеводороды в пищу, будущие космические миссии теоретически смогут производить достаточно еды для поддержания жизни путешественников, не завися от цепочек поставок с Земли. По крайней мере, в теории.
Содержание
Космическая логистика
Одно можно сказать с уверенностью – на данный момент у нас нет надежного плана для длительных космических путешествий.
В настоящее время миссии на Международную космическую станцию и потенциальные миссии на Марс сильно зависят от поставок с Земли, что является дорогостоящим и логистически сложным процессом. Для марсианской миссии только еда может весить около 12 тонн – огромная нагрузка, учитывая стоимость запуска грузов в космос. Например, SpaceX оценивает стоимость отправки полезной нагрузки на орбиту примерно в 2720 долларов за килограмм, не говоря уже о более отдаленных перевозках.
«Сельское хозяйство в космосе, на внешней базе, возможно, но чрезвычайно сложно», — пишут исследователи во главе с Эриком Пилесом из Института исследований Земли и космоса. Некоторые варианты существуют (например, гидропонные системы выращивания растений на МКС), но они несовершенны и требуют значительных первоначальных вложений с Земли. Если мы хотим осуществить долгосрочную космическую миссию, нам нужны лучшие способы получения пищи.
Новое исследование предлагает неожиданную альтернативу: космические камни.
Органические вещества в астероидах
Исследователи основывали свое исследование на определенном типе астероидов, называемых углистыми хондритами, которые содержат большое количество органических соединений, включая углеводороды. Эти астероиды содержат сложные органические соединения. Подвергая эти соединения воздействию определенных микробных сообществ, мы потенциально могли бы преобразовать их в съедобную для человека субстанцию.
Процесс пиролиза – использование высокой температуры для разложения этих материалов – может производить углеводороды, которые могут потреблять микробы, которые, в свою очередь, будут производить пищу.
В Солнечной системе нет недостатка в этих астероидах. Они в изобилии встречаются во внешних областях пояса астероидов, и многие из них содержат как воду, так и органические молекулы – ресурсы, крайне важные как для жизни, так и для передвижения в космосе. Углистые хондриты, такие как астероид Бенну, например, содержат до 10,5% воды и значительное количество органического вещества.
Как это будет работать?
Основная идея заключается в том, чтобы с помощью микробных процессов разложить углеводороды на этих астероидах на более простые, съедобные соединения. По сути, специальные бактерии будут потреблять астероиды и производить съедобную биомассу.
Этот метод вдохновлен земными технологиями, предназначенными для переработки пластиковых отходов в пищу. Фактически, группы анаэробных бактерий (групп бактерий, которые могут разлагать соединения в бескислородной среде) могут быть использованы для метаболизма органических материалов, обнаруженных на астероидах.
Кстати, эта идея не нова. Исследователи DARPA уже работают над чем-то подобным.
Они протестировали пластиковые контейнеры в качестве пищи для микробов, которые производят биомассу. Новая работа оценивает, сколько пищи мы могли бы получить из астероида, подобного Бенну (который был тщательно изучен). Исследователи предлагают два сценария: минимальный сценарий, в котором только алифатические углеводороды превращаются в пищу, и максимальный сценарий, в котором используется все нерастворимое органическое вещество.
Их оценки показали, что такой астероид может обеспечить от 600 до 17 000 человеко-лет жизни. Нижние оценки предполагают около 50 тонн пищи, в то время как верхние – до 6550 тонн съедобной биомассы. Это может изменить правила игры для длительных космических путешествий (с большой оговоркой о том, как вообще производить добычу на астероиде).
Может ли это на самом деле работать?
Последствия такого исследования огромны. Если добыча астероидов для производства пищи станет реальностью, это может революционизировать наше представление о длительных космических миссиях. Вместо того чтобы отправлять огромное количество пищи с Земли, астронавты могли бы полагаться на местные продукты питания, полученные из астероидов.
Это открыло бы двери для более амбициозных миссий, таких как создание постоянных человеческих аванпостов на других планетах или спутниках в Солнечной системе, где добыча астероидов могла бы стать ключевой частью системы жизнеобеспечения. Но это вряд ли произойдет в ближайшее время.
На данный момент мы далеки от такого уровня технологий. Но исследователи работают над этим. Добыча астероидов для производства продуктов питания также будет соответствовать другим “Технологиям использования ресурсов на месте” (ISRU), разрабатываемым для освоения космоса. ISRU фокусируется на использовании местных материалов для удовлетворения потребностей человека в космосе, от создания пригодного для дыхания кислорода и воды до производства топлива и строительных материалов. Добавление производства продуктов питания к набору инструментов ISRU может стать последним шагом к тому, чтобы сделать длительные космические миссии действительно самодостаточными.
Еще одна проблема – разработка необходимой инфраструктуры для добычи астероидов и обработки органических материалов. Добыча астероидов потребует сложной робототехники. Затем обработка материалов в пищу будет включать биореакторы, способные поддерживать микробную жизнь в космосе. Стоимость разработки и развертывания этих технологий может быть значительной, хотя потенциальные выгоды делают это стоящим занятием.
Будущие исследования также должны будут рассмотреть вопрос масштабируемости процесса. Хотя теоретические расчеты показывают, что из одного астероида можно произвести значительное количество пищи, практические соображения, такие как скорость производства и энергетические потребности процесса, потребуют тщательной оценки. Полученная пища также должна быть тщательно протестирована, чтобы убедиться, что она пригодна для употребления и вкусна.
Несмотря на эти трудности, перспектива добычи астероидов для производства продуктов питания представляет собой смелый и захватывающий рубеж в освоении космоса. Вы можете подумать, что там, в космосе, нет ничего, что мы могли бы использовать, но ученые все чаще показывают, что наша Солнечная система богата самыми разными ресурсами. А вот сможем ли мы использовать эти ресурсы – это уже другой вопрос.
Работа опубликована в журнале International Journal of Astrobiology.
Читайте также: Космические корабли на световых скоростях будут испытывать проблемы со связью из-за замедления времени
