Чтобы уменьшить зависимость космонавтов от поставок продовольствия с Земли, ученые предлагают превратить органические соединения, содержащиеся в астероидах, в съедобную биомассу. Процесс включает в себя разложение этих соединений с помощью пиролитической реакции, а затем скармливание полученных продуктов бактериям, поедающим пластик. Затем эти бактерии могут быть собраны в виде нетоксичной съедобной биомассы.
В настоящее время космонавты потребляют либо сублимированную, либо облученную, либо замороженную пищу. Такая система питания полностью зависит от поставок с Земли, что нецелесообразно с экономической и логистической точек зрения для дальних полетов, даже если это значительно снижает транспортные расходы на килограмм. Например, объем продовольствия, который потребуется шести космонавтам только для полета на Марс, составит около 12 тонн, не считая упаковки, и еще больше для полетов за пределы Красной планеты.
Чтобы снизить зависимость от поставок с Земли, были предложены различные стратегии, такие как космическое земледелие и биорегенеративные системы жизнеобеспечения (выращивание микроводорослей, грибов и т. д.). Например, система VEGGIE на борту Международной космической станции (МКС) с 2014 года способна производить 8 видов листовых овощей. Однако системы производства продуктов питания такого типа остаются дорогостоящими и сложными.
В недавнем исследовании, проведенном под руководством Западного университета, предложена инновационная альтернатива, предусматривающая переработку материала с астероидов в пищу, — стратегия, которая потенциально более подходит для длительных полетов. «При исследовании дальнего космоса люди все еще зависят от Земли. Если мы действительно хотим отправиться далеко, единственный способ сделать это — производить пищу в космосе», — объясняет Эрик Пиллес, ведущий автор исследования, в университетском блоге. «И если мы не можем взять с собой углерод, нам нужно найти способ использовать то, что есть в космосе. В космосе много астероидов, а значит, много углерода», — говорит он.
Съедобная биомасса, похожая на карамельный йогурт
Процесс, используемый командой, изначально был разработан для переработки полиэтиленового пластика высокой плотности. Он предполагает разложение материала посредством реакции пиролиза, в частности, путем нагревания до высоких температур в бескислородной среде. В результате этого процесса образуются твердое вещество, газ и маслянистая субстанция, которые восстанавливаются и подаются анаэробным бактериям, выращиваемым в биореакторе с открытым источником энергии. После кормления бактерии образуют биомассу, похожую на карамельный йогурт, которую потенциально можно использовать в пищу.
Этот процесс может быть использован для углеродистых хондритовых астероидов, поскольку их структура схожа со структурой пластмасс и нефтяных пород. Они содержат до 10,5% воды и значительное количество органических веществ. «Это исследование на самом деле посвящено физическому потенциалу этого процесса», — объясняет соавтор исследования Джошуа Пирс из Бизнес-школы Ivey. «Мы уже знаем, что некоторые бактерии едят уголь. Теперь мы собираемся протестировать те же бактерии, которые мы используем для получения пищи из пластика, а затем мы хотим попробовать это на смоделированных астероидах», — говорит он.
На Бенну может существовать от 600 до 17 000 лет человеческой жизни
Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи провели моделирование, чтобы оценить выход пищи, который можно получить с помощью этого процесса на астероиде Бенну, углеродистом хондрите весом около 85,5 млн тонн, образцы которого были доставлены на Землю в прошлом году миссией НАСА OSIRIS-Rex.
Результаты показали, что если преобразовывать только алифатические углеводороды (минимальный потенциал), то биомасса, которую можно извлечь из Бенну с помощью этого процесса, составит от 5,070 × 107 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 × 109 до 6,556 × 109 граммов. Таким образом, астероид может дать от 5,762 × 108 до 1,581 × 1010 калорий, чего будет достаточно для удовлетворения потребностей в пище на период от 600 до 17 000 лет жизни человека.
Следующим этапом исследования станет оценка безопасности продукта. Планируется провести долгосрочные испытания на животных моделях, чтобы получить одобрение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. Испытав метод на нематодах и крысах, Пирс и его коллеги уже показали (в предыдущем исследовании), что «йогурт», полученный в результате применения этого процесса на пластике, нетоксичен. Если доклинические испытания окажутся убедительными, будут начаты испытания продуктов на основе астероидов на людях.
Также потребуются дополнительные исследования, чтобы изучить, как использовать и преобразовывать астероиды после того, как они окажутся в космосе. «Судя по полученным результатам, такой подход к использованию углерода астероидов для обеспечения распределенного источника пищи для людей, осваивающих Солнечную систему, выглядит многообещающим, однако в будущем предстоит проделать значительную работу», — заключают исследователи в своем отчете, опубликованном в International Journal of Astrobiology.
