Микробы могут быть использованы для изготовления ракетного топлива на Марсе

Группа ученых из Технологического института Джорджии разработала концепцию, согласно которой бактерии, отправляемые на Марс, производят ракетное топливо и жидкий кислород из атмосферного CO2 для питания космического корабля на его обратном пути на Землю.

Примерно в конце текущего десятилетия с Марса стартует ракета, содержащая около полукилограмма геологических образцов, собранных марсоходом Perseverance. Хотя ракета будет отправлять только образцы и их контейнер на орбиту Марса для «передачи» другим космическим кораблем для полета домой, она будет весить около 400 кг, причем большая часть этого количества будет занята ракетным топливом, необходимым для полета.

Имея это в качестве ориентира, теперь представьте, сколько топлива потребуется для будущих более амбициозных миссий на Марс, особенно если в этих миссиях будут люди. По данным Технологического института Джорджии, для вывода на орбиту 500 кг полезной нагрузки с экипажем потребуется 30 тонн метана и жидкого кислорода. Хотя на Марсе можно производить жидкий кислород, метан должен поступать с Земли, а это означает, что первоначальная полезная нагрузка, взлетающая с Земли, будет весить в сумме 500 тонн и стоить 8 миллиардов долларов с учетом транспортировки дополнительного топлива.

Чтобы сократить расходы и высвободить полезную нагрузку для чего-то более полезного, чем топливо для обратного пути, команда Технологического института Джорджии во главе с Ником Крюйером хочет использовать цианобактерии и генно-модифицированную кишечную палочку для производства альтернативного топлива, известного как 2,3- бутандиол (CH3CHOH) 2, который используется на Земле для производства синтетического каучука и других полимеров.

Помимо обеспечения ракеты достаточным количеством топлива, предлагаемая технология также будет производить 44 тонны избыточного кислорода, который можно использовать для других целей.

Основная идея состоит в том, что перед основной миссией будет отправлена ​​серия миссий следопытов. Они будут состоять из образцов микроорганизмов и пластиковых материалов, необходимых для установки фотобиореакторов на площади в четыре футбольных поля.

В этих реакторах солнечный свет и углекислый газ из атмосферы будут поступать к цианобактериям, которые затем обрабатываются ферментами для производства сахаров. Эти сахара будут извлекаться и подаваться в E. coli для производства 2,3-бутандиола и кислорода, которые будут отделены на дальнейших этапах процесса.

Согласно расчетам ученых, этот процесс будет на 32 процента эффективнее предлагаемого химического завода, производящего кислород на Марсе посредством химического катализа с использованием метана, доставляемого с Земли, хотя он будет в три раза сложнее. Следующим шагом будет поиск способов сделать оборудование меньше и легче, а биологическую сторону процесса быстрее и эффективнее.

«Нам также необходимо провести эксперименты, чтобы продемонстрировать, что цианобактерии можно выращивать в марсианских условиях», — говорят ученые. «Мы должны учитывать разницу в солнечном спектре на Марсе как из-за расстояния от Солнца, так и из-за отсутствия атмосферной фильтрации солнечного света. Высокий уровень ультрафиолета может повредить цианобактерии».

Исследование было опубликовано в Nature Communications.