Какие биотехнологии нам нужны, чтобы достичь Марса

Поскольку мы готовимся к дальним космическим путешествиям и жизни на Марсе, биотехнологии будут иметь важное значение для того, чтобы космические корабли больше не зависели от постоянных поставок с Земли.

Создать базу на Луне или впервые доставить людей на Марс — цель нескольких стран мира и миллиардеров. Фирма Джеффа Безоса Blue Origin уже борется с SpaceX Илона Маска за отправку миссий НАСА на Луну. Тем временем Илон Маск стремится доставить нас на Марс.

«Чтобы выжить в долгосрочной миссии, вам нужно перевезти много воды, много еды и много кислорода » , — говорит Кристоф Лассер, координатор исследований и разработок Европейского космического агентства (ЕКА). « Для миссии на Марс это будет где-то порядка 30 тонн. Сегодня это слишком тяжело для пусковых установок. »

Ученые всего мира упорно работают над решением этих проблем. Как? С биотехнологиями.

Выращивание еды на орбите

В настоящее время МКС полностью зависит от запасов продовольствия с Земли. Выращивание собственных продуктов питания будет необходимо для поддержания космических путешествий на большие расстояния.

«Мы собираемся отправить в космос больше людей и больше людей, чем когда-либо прежде», — сказал Ричард Баркер, исследователь из Университета Висконсин-Мэдисон, США. «Если мы сможем выращивать для них еду на орбите, это сделает исследование космической среды более устойчивым и доступным для большего числа людей».

Баркер сотрудничает с несколькими проектами НАСА, которые отправляли и выращивали овощи в космических миссиях. В частности, он изучает, как растения ведут себя в условиях «стресса космической жизни».

Его исследовательская группа обнаружила, что пребывание в космосе активирует гены, которые готовят растение к реагированию на жару и наводнение. Идентификация этих генов позволила исследователям генетически сконструировать растения, чтобы они лучше росли в космических условиях.

Но конечная цель — возможность выращивать еду на других планетах и ​​спутниках. Китай уже проводит испытания по строительству автономного «Лунного дворца» на южном полюсе Луны, в то время как НАСА и Илон Маск планируют в конечном итоге отправить людей на Марс.

В долгосрочной перспективе космическая диета не обязательно будет ограничиваться овощами и водорослями. Израильская биотехнологическая компания Aleph Farms попала в заголовки газет в 2019 году, когда на борту МКС напечатала первый говяжий стейк в космосе, а ЕКА продолжает изучать потенциал этой технологии.

Многие стартапы на Земле взяли на себя задачу производить мясо без животных — говядину, свинину, курицу, индейку, тунец и так далее.

«Из тысяч клеток можно получить миллиарды клеток», — объяснил Хесуани. «Вам не нужно будет отправлять больше клеток с Земли».

Производство чистого кислорода и воды

В настоящее время часть кислорода на МКС извлекается из воды посредством химической реакции. Это требует использования ценных запасов воды и большого оборудования. На Земле мы получаем кислород от растений и других живых существ посредством фотосинтеза, так почему бы не сделать то же самое в космосе?

Кристоф Лассер возглавляет проект ЕКА под названием MELiSSA, который на протяжении последних 30 лет исследует способы производства и переработки кислорода, воды и продуктов питания в космических миссиях с использованием биологии.

«Мы провели несколько летных экспериментов на космической станции и продемонстрировали, что можем выращивать водоросли и перерабатывать CO2 в кислород», — пояснил он. «Мы можем контролировать это производство в зависимости от потребления с очень высокой точностью».

Проект MELiSSA доказал, что с помощью водорослей можно переработать почти 100 процентов имеющегося углекислого газа. Ученые ЕКА также исследовали скорость, с которой водоросли могут расти в космосе по сравнению с Землей. Чем быстрее он растет, тем меньшее количество водорослей потребуется для производства кислорода.

«В космосе мы боремся с массой. Мы хотим, чтобы все было как можно меньше и легче», — объяснил Лассер. «Очень большая разница, нужно ли нам 100 кг или 300 кг для переработки кислорода».

Чистая вода также важна. На МКС до 80 процентов воды перерабатывается из воздуха, а также из пота и мочи космонавтов. Тем не менее, экипаж полагается на регулярные поставки воды с Земли.

«Вода — ценный ресурс в космосе, поскольку каждый член экипажа использует от 4 до 6 литров в день, а запуск стоит 50 000 долларов за килограмм», — сказал Томас Андерсен, генеральный директор Датской аэрокосмической компании (DAC).

ЕКА работает с DAC и датской компанией Aquaporin над разработкой более эффективного метода очистки воды. Используя бактериальный белок, который может транспортировать молекулы воды через мембрану, компания «Аквапорин» разработала более быстрый и эффективный метод очистки воды.

Бесконечность не предел

Одним из первых шагов вперед станет строительство НАСА «Ворот в глубокий космос» — станции, которая, как планируется, будет вращаться вокруг Луны к 2024 году.

«Это действительно интересное место, потому что оно находится за пределами земного пояса Ван Аллена. Это защитная магнитная сфера, которая защищает нас от космических лучей и солнечных ветров», — сказал Баркер. На этой станции НАСА планирует построить космический сад, который будет проверять, как жизнь справляется без защиты магнитного поля Зем

Эти эксперименты помогут нам подготовиться к более длительному пребыванию вдали от Земли, которое, по прогнозам экспертов, не так уж и далеко во времени.

«Примерно через 10 лет у нас будут Ворота в глубокий космос — я немного более консервативен, чем аэрокосмические компании — и примерно через 10 лет у нас, вероятно, будет база на Луне. Примерно через 20 лет Илон Маск говорит, что мы сможем отправлять людей на Луну», — сказал Баркер. 

Кажется очевидным, что ничто не мешает людям путешествовать дальше в космос. Биотехнология, кажется, является решением, необходимым для удовлетворения всех потребностей долгосрочных космических миссий и, наконец, превращения научной фантастики в научный факт.