Пища из астероидов может помочь будущим космонавтам жить в космосе в течение многих лет без поставок с Земли, говорится в исследовании Института исследования Земли и космоса Западного университета.
По словам исследователей Западного университета (WU), с помощью финансируемого DARPA процесса, который использует бактерии для превращения пластиковых отходов в пищу, теоретически можно обеспечить пропитанием сотни или даже тысячи космонавтов в течение года.
Исследователи отмечают, что процесс имеет свои сложности, включая огромный объем астероидного материала, необходимого для получения достаточного количества съедобной биомассы. Тем не менее, они считают, что их исследование показывает, что производство пищи из космических камней — потенциально жизнеспособное решение для питания космонавтов, отправляющихся в дальний космос, или колонистов, обитающих на Марсе.
«Что, если бы человечество смогло получить сырье для производства пищи в космосе?» — пишут авторы исследования. «В этой статье мы исследуем способы сделать это, применяя новые методы, разработанные для переработки пластиковых отходов в пищу на Земле, и экстраполируя эти методы на теоретическое применение преобразования астероидного материала в пищу».
Пища из астероидов содержит ценные питательные вещества
В ходе серии экспериментов исследовательская группа WU кормила органическим материалом, похожим на материал, найденный на астероидах, штамм бактерий, предназначенный для использования его в пищу. Как и ожидалось, бактерии потребляли материал, разрастаясь до значительной биомассы. По словам ведущего исследователя Джошуа Пирса, выращенная биомасса по текстуре и внешнему виду напоминала карамельный молочный коктейль.
После сбора биомассы команда отправила ее в компанию Eurofins Food Chemistry Testing Madison, Inc. для проведения анализа питательных веществ. Результаты показали, что органическая съедобная биомасса содержала примерно 45 % углеводов, 35 % пищевых волокон, 15 % жира, 32 % белка, 7 % золы и 1 % влаги. Хотя это не совсем сбалансированное соотношение, люди, потребляющие 2 500 калорий в день, использованных в расчетах НАСА, могли бы выжить на таком питании.
Авторы исследования отмечают, что если люди хотят исследовать глубины Солнечной системы и за ее пределами, «необходимо будет меньше зависеть от поставок с Земли».
Например, они объясняют, что доставка на Марс продовольствия, достаточного для шести космонавтов в течение одного года, будет весить около 12 тонн «без упаковки». Для колонистов, желающих основать постоянное поселение на Марсе или в другом месте Солнечной системы, потребность в независимой от Земли пище только возрастает.
Поскольку человеку необходимо разнообразие в рационе, команда исследовала возможность изменения биомассы для создания более вкусных альтернатив. В результате одного из тестов была получена субстанция, похожая на йогурт, которую можно смешивать с ароматизаторами и приправами. Попытки высушить биомассу привели к получению порошка с высоким содержанием питательных веществ, который можно использовать в различных кулинарных целях.
Астероид размером с Бенну может прокормить 17 000 космонавтов в течение года
Хотя результаты лабораторных исследований были многообещающими, исследователи говорят, что они были вынуждены использовать не настоящий, а смоделированный астероид. Они обратились к владельцам космических камней с предложением использовать их для производства пищи из астероидов. Однако, по словам Пирса, поскольку этот процесс разрушает астероид, «люди, которые собирают камни, были не в восторге, когда мы сделали эти предложения».
К счастью, по словам Пирса, углеводороды и другие органические молекулы, найденные в астероидах, «довольно точно совпадают» с продуктами, которыми, как мы уже знаем, могут питаться бактерии, используемые в экспериментах. Команда говорит, что широкий спектр углеводородов и других органических соединений, найденных в астероидах, может повлиять на количество, доступное бактериям для преобразования в съедобную биомассу.
В данном исследовании команда рассмотрела две формы органических материалов, найденных в астероидах — Бенну и метеорите Мерчисон. Самыми легкодоступными соединениями оказались алифатические углеводороды, что позволило установить математическое «дно» для количества пищи из астероидов, которое может произвести такой камень, как Мерчисон.
Второй и наиболее распространенной молекулой углерода, обнаруженной в астероидах такого типа, является нерастворимое в растворителях органическое вещество (IOM). Теоретически, по словам исследователей, сочетание алифатических соединений и ION представляет собой «максимальное количество органического вещества, которое теоретически может быть использовано для производства пищи».
Проведя некоторые расчеты, команда обнаружила широкий диапазон возможностей производства пищи в зависимости от того, сколько углеродного материала в астероидах может быть доступно «при условии соблюдения стандартной диеты НАСА в 2500 калорий в день».
Если перерабатывать только алифатические углеводороды, то астероид размером с Бенну сможет прокормить около 600 космонавтов в течение одного года. Однако если в процессе преобразования углерода будет задействован весь углерод, то космический камень размером с Бенну сможет поддерживать около 17 000 космонавтов в течение того же периода времени.
«Средний результат для минимального сценария (только алифатические углеводороды преобразуются в биомассу) составляет более 631 года жизни космонавтов, а средний результат для максимального сценария (все IOM преобразуются в биомассу) — более 17 000 лет жизни космонавтов», — пишут авторы исследования.
Путь для освоения космоса человеком
В заключении исследования авторы выделяют несколько проблем, связанных с созданием пищи из астероидов. Например, по словам Пирса, будущим исследователям космоса понадобится «супермашина», способная разрушить астероидную породу и эффективно управлять ростом бактерий.
Масштабирование процесса также является значительным препятствием; небольшие миссии могут справиться с этим лучше, чем крупные. Однако для крупных постоянных поселений, подобных тем, что планируются на Луне и Марсе, потребуются промышленные мощности для производства достаточного количества пищи из астероидов, чтобы прокормить тысячи людей без пополнения запасов с Земли.
«Полученные значения количества массы астероидов, которые необходимо переработать, чтобы обеспечить пищей одного космонавта, очень велики, но если человек будет осваивать Солнечную систему, то это открывает потенциальный путь к этому», — пишут авторы исследования. «Основываясь на результатах данного исследования, этот подход представляется многообещающим, но есть значительные области для будущей работы».
Исследование «Как мы можем добывать на астероидах космическую пищу» было опубликовано в International Journal of Astrobiology.
Читайте все последние новости космонавтики на New-Science.ru
