Фотобиореакторы предложили строить прямо на Луне
На Луне нет ни воздуха, ни еды, а доставка каждого килограмма ресурсов с Земли обходится в сотни тысяч долларов. Поэтому ученые по всему миру ищут способы использовать местные материалы, чтобы обеспечить будущих колонизаторов всем необходимым. Один из таких способов — биореакторы на основе водорослей, которые могут вырабатывать и кислород, и пищу. Недавно исследователи из Мюнхенского технического университета изучили, можно ли построить такие реакторы из лунных ресурсов.
Идея биореакторов проста: в герметичную емкость помещают живые организмы — чаще всего микроводоросли вроде спирулины или хлореллы. Их обеспечивают водой, углекислым газом и светом. Водоросли растут, поглощают углекислый газ и выделяют кислород, а сами становятся потенциальным источником пищи. Систему можно замкнуть. Например, добавив туда сточные воды от экипажа. Но на Луне у этой простой схемы сразу появляется масса инженерных сложностей: водоросли нужно защищать от радиации и экстремальных температур, а для этого нужна надежная оболочка.
Исследователи рассмотрели два типа оптимальных для такой среды установок: трубчатые биореакторы и плоские панели. Плоские оказались эффективнее, но требовали более частого обслуживания. По оценкам, если собирать конструкцию прямо на Луне, используя местный реголит, это может сократить затраты на запуск на миллионы долларов. В случае с трубчатым вариантом экономия может достигать $50 миллионов только на одном устройстве.
Большинство необходимых металлов действительно можно получить из лунного грунта — технология получения алюминия и железа из реголита уже давно изучается. Но вот с прозрачными материалами всё сложнее. Чтобы водоросли могли фотосинтезировать, им нужен свет, а значит — хотя бы частично прозрачная оболочка. Пока что изготовить стекло из лунных материалов не удалось никому, хотя такие исследования ведутся. Альтернатива — использовать светодиоды, но тогда потребуется сложная электроника и большие запасы энергии.
Другие уязвимые элементы конструкции — это пластиковые детали и компоненты электроники: уплотнители, платы, провода. Сделать их на Луне сложно, в том числе потому, что там почти нет углерода — одного из ключевых элементов для пластмасс. Тем не менее сами водоросли могут в перспективе стать сырьем для получения биополимеров. Правда, чтобы запустить этот процесс, все равно нужно будет доставить первичное сырье с Земли.
Еще одна важная проблема — источники химических элементов, необходимых для жизни: азот, фосфор, хлор. Их в лунной породе тоже мало, и потому ученые предлагают замкнуть цикл веществ, перерабатывая отходы астронавтов. Таким образом можно будет частично компенсировать дефицит, по крайней мере на первом этапе освоения Луны.
Авторы подчеркивают, что полностью заменить классические технологии биореакторы не смогут. Более того, производство кислорода на Луне эффективнее всего решать с помощью других методов, например, электролиза расплавленного реголита. Но у водорослей есть важное преимущество: они одновременно дают и пищу, и кислород, а значит, в долгосрочной перспективе займут свое место в инфраструктуре лунных поселений. Пока же ученым предстоит еще немало работы — от создания лунного стекла до оптимизации схем выращивания водорослей в суровых условиях космоса. Оригинальное исследование вышло в журнале Acta Astronautica.
В России тоже создают фотобиореактор для Луны и Марса. О нем написали здесь.
Самое популярное
