Будущие астронавты Марса могли бы производить ракетное топливо на Красной планете, используя воздух, воду и солнечный свет, говорится в новом исследовании. Эта технология могла бы послужить топливом для полетов астронавтов обратно на Землю.
Производство ракетного топлива на Марсе вместо его доставки с Земли может не только сэкономить миллиарды долларов, но и генерировать тонны кислорода, чтобы помочь людям, исследующим Марс, дышать, добавили ученые.
Текущие планы НАСА по отправлению с Марса включают ракетные двигатели, работающие на метане и жидком кислороде. Однако ни одно из этих видов топлива не существует на Красной планете, а это означает, что их необходимо будет транспортировать с Земли, чтобы вывести космический корабль на марсианскую орбиту. Перевозка примерно 30 тонн метана и жидкого кислорода, которые, по оценкам НАСА, необходимы для того, чтобы помочь человеческому экипажу стартовать с Марса, обойдется примерно в 8 миллиардов долларов.
Один из методов, предложенных НАСА для снижения этой стоимости, использовал химические реакции для получения жидкого кислорода из углекислого газа в атмосфере Марса. Однако для этого все еще требуется транспортировка метана с Земли на Марс.
Теперь исследователи предлагают биологически вдохновленную альтернативу, которая может производить как метан, так и жидкий кислород из марсианских ресурсов. Мало того, он может генерировать избыток кислорода для поддержания человеческой жизни.
"Стратегия использования биотехнологий на месте для производства ракетного топлива на Марсе не слишком затянута", - сказала старший автор исследования Памела Перальта-Яхья, синтетический биолог из Технологического института Джорджии Space.com .
Новый метод будет включать доставку двух микробов на Марс. Первыми будут цианобактерии, которые будут использовать солнечный свет для создания сахаров посредством фотосинтеза после получения углекислого газа из атмосферы Марса и воды, взятой из марсианского льда. Вторым будут генетически модифицированные бактерии E. coli, которые будут ферментировать эти сахара в ракетное топливо под названием 2,3-бутандиол, которое в настоящее время используется на Земле для производства резины.
Хотя 2,3-бутандиол является более слабым ракетным топливом, чем метан, гравитация на Марсе составляет лишь треть от того, что ощущается на Земле. "Вам нужно намного меньше энергии для старта на Марсе, что дало нам возможность гибко рассматривать различные химические вещества, которые не предназначены для запуска ракет на Земле", - говорится в заявлении Перальта-Яхьи. "Мы начали рассматривать способы использования преимуществ более низкой гравитации планеты и недостатка кислорода для создания решений, которые не подходят для запусков с Земли".
Эта стратегия также требует доставки ферментов на Марс для переваривания цианобактерий и высвобождения их сахаров. Для извлечения 2,3-бутандиола из ферментационного бульона E.coli также требуются промышленные методы разделения.
Исследователи представляют себе завод по производству ракетного топлива размером с четыре футбольных поля. Они подсчитали, что их метод будет использовать на 32 % меньше энергии, чем стратегия, предусматривающая доставку метана с Земли, а также выработку 44 тонн избыточного кислорода для поддержки человеческих экипажей. Однако он весил бы в три раза больше.
Тем не менее, ученые отметили, что они могли бы еще больше оптимизировать свой метод, например, за счет увеличения производительности микробов, чтобы он потреблял на 59 % меньше энергии, чем стратегия, предусматривающая доставку метана с Земли, и весил на 13 % меньше, при этом все еще производя 20 тонн избыточного кислорода.
"Учитывая явные преимущества, которые обеспечивает биологический процесс, такие как выработка избыточного кислорода для образования колоний, мы должны начать думать о том, как создать микробы для их безопасного использования на Марсе", - сказал Перальта-Яхья.
Ученые подробно изложили свои выводы в Интернете 25 октября в журнале Nature Communications.
Поправка: В предыдущей версии этой истории изначально говорилось, что 2,3-бутандиол является более слабым ракетным топливом, чем метан и жидкий кислород. На самом деле он только слабее метана и был исправлен выше.
P/S " Это перевод с Space с максимальным сохранением смысла публикации .
Подписывайтесь на канал, ставьте лайки