С целью сокращения потребности космонавтов в доставке продуктов питания с Земли, исследователи предлагают использовать органические соединения, присутствующие в астероидах, для производства съедобной биомассы. Этот метод предполагает разложение упомянутых соединений посредством пиролиза, после чего полученные продукты служат питанием для бактерий, способных перерабатывать пластик. Впоследствии эти бактерии собираются и формируют нетоксичную биомассу, пригодную для употребления в пищу.
Сейчас космонавты употребляют сублимированную, облученную или замороженную пищу. Данный способ питания полностью зависит от поставок с Земли, что является неэффективным с экономической и логистической точек зрения, особенно для длительных миссий, даже если это позволяет уменьшить транспортные расходы на килограмм. Например, для полета на Марс шести космонавтам потребуется около 12 тонн продовольствия, не включая упаковку, а для миссий за пределы Красной планеты – еще больше.
Для уменьшения необходимости в поставках с Земли рассматриваются различные подходы, в том числе космическое растениеводство и биорегенеративные системы жизнеобеспечения, такие как культивирование микроводорослей, грибов и других организмов. К примеру, система VEGGIE, установленная на Международной космической станции (МКС) с 2014 года, позволяет выращивать восемь видов листовых овощей. Тем не менее, подобные системы производства продовольствия остаются дорогостоящими и технологически сложными.
Новое исследование, осуществленное под руководством ученых Западного университета, представило новаторский подход: использование астероидной материи для производства продуктов питания. Эта стратегия может оказаться более эффективной для длительных космических путешествий. « В настоящее время освоение дальнего космоса невозможно без зависимости от ресурсов Земли. Для осуществления длительных космических экспедиций необходимо обеспечить производство продуктов питания непосредственно в космосе », — поясняет Ерік Пиллес, головний автор дослідження, у блозі університету. « Если транспортировка углерода невозможна, необходимо изучить возможности использования ресурсов, доступных в космосе. В космическом пространстве содержится значительное количество астероидов, что предполагает наличие большого запаса углерода », — говорит он.
Съедобное вещество, напоминающее карамельный йогурт
Первоначально разработанный для переработки полиэтилена высокой плотности, процесс, используемый командой, основан на разложении материала посредством пиролиза – реакции, включающей нагревание до высоких температур в условиях отсутствия кислорода. Этот процесс приводит к образованию твердого вещества, газа и маслянистой фракции, которые затем восстанавливаются и подаются анаэробным бактериям, культивируемым в биореакторе с открытым источником энергии. После получения питания бактерии производят биомассу, текстурой напоминающую карамельный йогурт, которую можно рассматривать в качестве потенциального источника питания.
Данный метод применим к углеродистым хондритовым астероидам, поскольку их структура аналогична структуре пластмасс и нефтяных пород. В их составе содержится до 10,5% воды и большое количество органических соединений. « В данном исследовании рассматривается физические возможности данного процесса », — пояснює співавтор дослідження Джошуа Пірс з Бізнес-школи Ivey. « Недавно стало известно, что некоторые бактерии способны поглощать уголь. Теперь мы планируем проверить, смогут ли те же бактерии, которые мы применяем для переработки пластика, справиться с аналогичной задачей на смоделированных астероидах », — говорит он.
По оценкам, на Бенну могло существовать от 600 до 17 000 лет человеческой жизни
Для проверки выдвинутой гипотезы исследователи провели моделирование с целью оценки объема произведенной пищи, потенциально доступной при использовании данного процесса на астероиде Бенну – углеродистом хондрите массой приблизительно 85,5 млн тонн, образцы которого в прошлом году были доставлены на Землю в рамках миссии НАСА OSIRIS-Rex.
Анализ продемонстрировал, что использование исключительно алифатических углеводородов (обладающих минимальным потенциалом) для преобразования позволит извлечь из астероида Бенну биомассу объемом от 5,070 × 10 7 до 2,390 × 108 граммов. С другой стороны, если процесс извлечения будет иметь максимальный потенциал и все органическое вещество будет преобразовано, то полученная биомасса составит от 1,391 × 10 9 до 6,556 × 109 граммов. Таким образом, астероид может дать от 5,762 × 10 8 до 1,581 × 1010 калорий, чего будет достаточно для удовлетворения потребностей в пище на период от 600 до 17 000 лет жизни человека.
Оценка безопасности продукта станет следующим шагом в исследовании. Для получения одобрения Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США планируется проведение длительных испытаний на животных. Пирс и его коллеги ранее продемонстрировали (в рамках предыдущего исследования), что «йогурт», полученный с помощью данного процесса на пластике, не представляет токсикологической опасности, проведя испытания на нематодах и крысах. В случае получения убедительных результатов доклинических испытаний, будет инициирован этап тестирования продуктов на основе астероидов на людях.
Необходимо проведение дополнительных исследований для определения способов использования и переработки астероидов после их доставки в космическое пространство. « Предварительные результаты свидетельствуют о перспективности использования углерода, полученного из астероидов, для создания децентрализованного источника питания для людей, колонизирующих Солнечную систему, хотя для дальнейшего развития этого направления потребуется проведение масштабных исследований », — отмечают авторы в докладе, вышедшем в .