Разработаны опытные образцы биореакторов, предназначенных для одновременного производства кислорода и продуктов питания на Луне. Предлагается использовать микроскопические водоросли, распространенные в озерах и прудах, в качестве источника питания — хотя и не совсем обычной, но весьма питательной.
Согласно новой американской лунной программе «Артемида», первая высадка людей на Луну после миссий «Аполлон» запланирована на 2027 год, а в следующем десятилетии ожидается возможность переходить на долгосрочное пребывание астронавтов на Луне: они смогут проводить на будущей постоянной базе долгие месяцы — примерно как сейчас на Международной космической станции.
Реализация столь масштабного проекта закономерно ставит вопрос о том, что примерно каждые два-три месяца к МКС доставляется грузовой корабль с продовольствием, кислородными баллонами и всем необходимым для поддержания жизни. Организация подобного снабжения для лунной базы обойдется космическим державам значительно дороже. Кроме того, существует вероятность аварийной посадки и утери груза.
Поэтому космические инженеры во всем мире стремятся обеспечить хотя бы частичную независимость будущих лунных миссий в вопросах жизнеобеспечения. Один из вариантов решения этой задачи был недавно описали специалисты из Мюнхенского технического университета (Германия) в статье для издания Acta Astronautica. Для производства кислорода и продовольствия на Луне предложено создание биореактора. В качестве сырья для этих целей рассматривается хлорелла обыкновенная (Chlorella vulgaris) — микроскопическая водоросль, широко встречающаяся в пресных водоемах.
Ее изучение представляет научный интерес по ряду причин. Например, она обладает способностью удалять тяжелые металлы и другие загрязнители, что делает ее полезной для очистки сточных вод. Однако, несколько десятилетий назад было установлено, что около половины ее сухого веса приходится на белок. С тех пор Chlorella vulgaris рассматривается также как потенциальный продукт питания.
Для проверки работоспособности эти водоросли поместили в лунные биореакторы двух различных типов. В первом случае вода, содержащая водоросли, находится в вертикальных стеклянных трубках, во втором — в плоском прямоугольном резервуаре. В обоих вариантах углекислый газ подается снизу. Для освещения используются как солнечный свет, так и светодиодное освещение.
По словам исследователей, плоская конструкция, имитирующая аквариум, продемонстрировала значительно большую эффективность: благодаря вихревым потокам воды и оптимизированному освещению, рост водорослей в ней ускоряется. В обоих рассмотренных сценариях данный подход подтвердил свою работоспособность.
Разработчиков ждал более сложный вопрос: как воплотить эту идею в реальности на Луне? Создаваемые прототипы позволяют производить лишь несколько граммов биомассы в день, в то время как для питания одного астронавта, помимо другого питания, потребуется минимум 200 граммов. Для достижения такого объема производства потребуется установка, сравнимо с аквариумом, объемом в сотни или даже тысячи литров.
Вода, в данном контексте, пока не представляет собой самую серьезную проблему, поскольку в лунных полярных областях находятся значительные запасы водяного льда. Гораздо более сложной задачей является создание самой конструкции. Доставка подобного биореактора с Земли, даже в разобранном виде, признается невозможной.
Единственный возможный вариант — возведение конструкции на Луне с использованием местных ресурсов. Это предполагает, в частности, создание технологии выплавки стекла из лунного грунта (реголита) и извлечения из него металлов, что фактически равносильно организации промышленного производства на естественном спутнике Земли.