В новаторском исследовании исследователи предлагают использовать богатые углеродом астероиды в качестве источника съедобной биомассы для долгосрочных космических путешественников. Преобразуя углеводороды, присутствующие на астероидах, в съедобную биомассу, будущие космические миссии теоретически смогут производить достаточно еды для поддержания жизни астронавтов, не полагаясь на земные цепочки поставок. По крайней мере, это теория.

На самом деле у нас нет жизнеспособного плана долгосрочных космических путешествий.

В настоящее время полеты на Международную космическую станцию ​​и потенциальные полеты на Марс во многом зависят от пополнения запасов с Земли, что является дорогостоящим и сложным с точки зрения логистики. Для миссии на Марсе одна только еда может весить около 12 тонн — огромная ноша, учитывая стоимость запуска поставок в космос. SpaceX, например, оценивает стоимость отправки полезных грузов на орбиту примерно в 2720 долларов за килограмм, не говоря уже о более отдаленной доставке.

«Земледелие в космосе на внешней базе возможно, но оно чрезвычайно сложно», — пишут исследователи под руководством Эрика Пиллеса из Института исследования Земли и космоса. Некоторые варианты существуют (например, системы гидропонных установок на МКС), но они незрелы и требуют значительного первоначального вклада с Земли. Если мы хотим совершить долгосрочную космическую миссию, нам нужны лучшие способы добывать еду.

Новое исследование предлагает неожиданную альтернативу: космические камни.

Органические вещества в астероидах

Исследователи основали свое исследование на астероиде определенного типа, называемом углеродистыми хондритами, который содержит большое количество органических соединений, включая углеводороды.

Эти астероиды содержат сложные органические соединения. Подвергая эти соединения воздействию определенных микробных сообществ, мы потенциально можем превратить их в съедобную для человека пищу. Процесс пиролиза — использование высокой температуры для разрушения этих материалов — может производить углеводороды, которые могут потреблять микробы, которые, в свою очередь, будут производить пищу.

В Солнечной системе нет недостатка в этих астероидах. Их много во внешних пределах пояса астероидов, и многие из них содержат как воду, так и органические молекулы — ресурсы, имеющие решающее значение как для жизни, так и для движения в космосе. Углеродистые хондриты, как и астероид Бенну, содержат до 10,5% воды и значительное количество органического вещества.

Как это будет работать?

Основная идея состоит в том, чтобы разложить углеводороды на этих астероидах на более простые съедобные соединения посредством микробных процессов. По сути, специальные бактерии будут потреблять астероиды и производить съедобную биомассу.

Этот метод черпает вдохновение из земных технологий, предназначенных для переработки пластиковых отходов в пищу. Фактически, группы анаэробных бактерий (группы бактерий, которые могут расщеплять соединения в бескислородной среде) могут быть использованы для метаболизма органических материалов, обнаруженных на астероидах.

Идея не совсем нова. Исследователи DARPA работают над чем-то похожим. Они протестировали пластиковые контейнеры в качестве пищи для микробов, выращивающих биомассу. Новая работа оценивает, сколько еды мы могли бы получить от астероида, такого как Бенну (который тщательно изучается). Исследователи предлагают два сценария: минимальный сценарий, при котором в пищу перерабатываются только алифатические углеводороды, и максимальный сценарий, при котором используются все нерастворимые органические вещества.

По их оценкам, такой астероид может обеспечить от 600 до 17 000 лет жизни космонавтов. Нижние оценки предполагают около 50 метрических тонн пищи, а более высокие — до 6550 метрических тонн съедобной биомассы. Это меняет правила игры в долгосрочных космических путешествиях (с большой оговоркой о том, как на самом деле можно добывать этот астероид).

Может ли это действительно сработать?

Последствия этого исследования глубоки. Если добыча еды на астероидах станет реальностью, это может революционизировать наше представление о долгосрочных космических миссиях. Вместо того, чтобы отправлять огромное количество еды с Земли, астронавты могли бы полагаться на местные продукты питания с астероидов. Это открыло бы двери для более амбициозных миссий, таких как создание постоянных человеческих аванпостов на других планетах или лунах, где добыча полезных ископаемых на астероидах могла бы стать ключевой частью системы жизнеобеспечения. Но вряд ли это произойдет в ближайшее время.

На данный момент мы довольно далеки от этого уровня технологий. Но исследователи работают над этим.

Добыча продуктов питания на астероидах также будет сочетаться с другими технологиями использования ресурсов на месте (ISRU), разрабатываемыми 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 в набор инструментов ISRU может стать последним шагом на пути к тому, чтобы сделать долгосрочные космические миссии по-настоящему самодостаточными.

Еще одна задача — развитие необходимой инфраструктуры для добычи астероидов и переработки органических материалов. Добыча полезных ископаемых на астероидах потребует сложной робототехники. Затем для переработки материалов в пищу будут задействованы биореакторы, способные поддерживать микробную жизнь в космосе. Затраты на разработку и внедрение этих технологий могут быть значительными, хотя потенциальные выгоды делают это целесообразным.

Будущие исследования также должны будут обратить внимание на масштабируемость процесса. Хотя теоретические расчеты предполагают, что значительное количество пищи может быть произведено из одного астероида, практические соображения, такие как скорость производства и потребности в энергии для этого процесса, потребуют тщательной оценки. Кроме того, полученную пищу также необходимо тщательно протестировать, чтобы убедиться, что она пригодна для употребления и имеет приятный вкус.

Несмотря на эти проблемы, перспектива добычи еды на астероидах представляет собой смелый и захватывающий рубеж в освоении космоса. Вы можете подумать, что там, в космосе, мы ничего не можем использовать, но ученые все чаще доказывают, что наша Солнечная система богата всевозможными ресурсами. Однако сможем ли мы использовать эти ресурсы – это другой вопрос.

Ссылка в журнале: Дополнительная информация: Эрик Пиллес и др., Как мы можем добывать астероиды для получения космической еды, Международный журнал астробиологии (2024). DOI: 10.1017/S1473550424000119