Согласно исследованию Института исследования Земли и космоса Западного университета, употребление в пищу ресурсы, полученные из астероидов, позволит будущим космонавтам длительное время находиться в космосе без необходимости доставки продовольствия с Земли.
Используя процесс, финансируемый DARPA и основанный на использовании бактерий для переработки пластиковых отходов в питательные вещества, ученые из Западного университета (WU) утверждают, что можно обеспечить продовольствием сотни или даже тысячи космонавтов в течение года.
Ученые указывают на наличие трудностей в данном процессе, в частности, на значительный объем астероидного вещества, требуемого для создания достаточного количества пригодной для употребления биомассы. Несмотря на это, они полагают, что их работа демонстрирует возможность производства продуктов питания из космических пород как перспективного способа обеспечения питанием космонавтов, направляющихся в дальний космос, или марсианских колонистов.
«Как изменился бы мир, если бы у людей появилась возможность добывать ресурсы для производства продуктов питания в космическом пространстве? » — пишут авторы исследования. «В данной статье мы рассмотрим подходы к решению этой задачи, используя инновационные технологии, которые сейчас разрабатываются для переработки пластиковых отходов в продукты питания на Земле, и проанализируем возможность их применения для преобразования астероидного материала в пищу ».
Астероидные ресурсы обладают значительной питательной ценностью
Исследователи из WU провели серию экспериментов, в которых штамм бактерий, предназначенный для потребления, получал органический материал, схожий с веществом, обнаруженным на астероидах. Бактерии, как и предполагалось, поглощали материал, что привело к значительному увеличению их биомассы. Ведущий исследователь Джошуа Пирс отметил, что полученная биомасса по текстуре и внешнему виду напоминала карамельный молочный коктейль.
Собранная биомасса была передана в компанию Eurofins Food Chemistry Testing Madison, Inc. для определения ее питательной ценности. Анализ показал, что органическая съедобная биомасса содержит около 45% углеводов, 35% пищевых волокон, 15% жира, 32% белка, 7% золы и 1% влаги. Несмотря на то, что это соотношение не является оптимальным, согласно расчетам, используемым НАСА для определения потребностей людей, потребляющих 2500 калорий в день, такое питание может обеспечить выживание.
Авторы исследования подчеркивают, что для изучения глубин Солнечной системы и пространства за ее пределами, « необходимо будет меньше зависеть от поставок с Земли ».
По их словам, транспортировка на Марс продуктов питания, необходимых шести астронавтам на год, потребует около 12 тонн «без учета упаковки». Потребность в продовольствии, не зависящем от поставок с Земли, только увеличивается для тех, кто планирует создание постоянного поселения на Марсе или в другом уголке Солнечной системы.
Учитывая потребность человека в разнообразном питании, исследователи изучали, как изменить биомассу, чтобы получить более привлекательные на вкус продукты. В ходе одного из экспериментов была создана субстанция, напоминающая йогурт, которую можно комбинировать с ароматизаторами и специями. При попытке высушить биомассу был получен порошок, богатый питательными веществами, пригодный для использования в кулинарии.
По оценкам ученых, астероид, сопоставимый по размерам с Бенну, способен обеспечить ресурсами 17 000 космонавтов на протяжении года
Несмотря на обнадеживающие результаты лабораторных исследований, ученые сообщают, что им пришлось использовать не настоящий, а искусственно созданный астероид. Они связались с владельцами метеоритов, предложив им предоставить образцы для производства пищи из астероидов. Однако, по словам Пирса, поскольку этот процесс приводит к разрушению астероида, « люди, которые собирают камни, были не в восторге, когда мы сделали эти предложения ».
По словам Пирса, обнаруженные в астероидах углеводороды и другие органические молекулы «достаточно точно соответствуют» веществам, которые, как известно, могут служить питанием для бактерий, применяемых в экспериментах. Ученые отмечают, что разнообразие углеводородов и других органических соединений, найденных в астероидах, может существенно повлиять на объем ресурсов, доступных бактериям для преобразования в биомассу.
В рамках данного исследования специалисты проанализировали две разновидности органических веществ, обнаруженных в астероиде Бенну и метеорите Мерчисон. Наиболее распространенными соединениями оказались алифатические углеводороды, что дало возможность определить минимальное количество продовольствия, которое потенциально может быть получено из метеорита, подобного Мерчисону.
Второй по распространенности молекулой углерода, встречающейся в астероидах данного типа, является нерастворимое в растворителях органическое вещество (IOM). По мнению ученых, алифатические соединения и ION, вероятно, взаимодействуют друг с другом, образуя « максимальное количество органического вещества, которое теоретически может быть использовано для производства пищи ».
После проведения расчетов стало ясно, что объемы производства продуктов питания могут значительно варьироваться в зависимости от количества углеродного материала, содержащегося в астероидах, при условии соблюдения стандартной диеты НАСА, предусматривающей 2500 калорий в день».
При использовании только алифатических углеводородов астероид, сопоставимый по размерам с Бенну, обеспечит питание примерно 600 космонавтам на протяжении года. Если же в процесс преобразования будет вовлечен весь углерод, содержащийся в астероиде, то он сможет обеспечить жизнеобеспечение около 17 000 космонавтов за тот же период.
«При минимальном сценарии, когда в биомассу превращаются исключительно алифатические углеводороды, прогнозируемая продолжительность жизни космонавтов превышает 631 год. В максимальном сценарии, предполагающем преобразование всех компонентов IOM в биомассу, этот показатель возрастает до более чем 17 000 лет », — пишут авторы исследования.
Путь для освоения космоса человеком
Авторы исследования в заключение отмечают ряд сложностей, возникающих при производстве продуктов питания из астероидов. По мнению Пирса, для будущих космических исследователей потребуется специализированное оборудование, которое сможет разрушать астероидное сырье и обеспечивать оптимальные условия для роста бактерий.
Расширение производства также представляет собой серьезную проблему, с которой легче справляются небольшие миссии, чем крупные. Для крупных, постоянных поселений, подобных планируемым на Луне и Марсе, потребуется промышленное производство достаточного объема пищи из астероидов, чтобы обеспечить тысячи людей без необходимости регулярных поставок с Земли.
«Объемы массы астероидов, требуемые для обеспечения одного космонавта питанием, оказались весьма значительными. Однако, освоение Солнечной системы может предоставить возможность решения этой задачи », — пишут авторы исследования. «На основании полученных данных, этот метод выглядит перспективным, однако для дальнейшего развития необходимо проработать ряд важных аспектов ».
Исследование, посвященное вопросу о возможности добычи космической пищи на астероидах, было в International Journal of Astrobiology.