Astronauci mogli polegać na algach jako idealnym partnerze wspierającym życie

Planując długotrwałe misje załogowe, jedną z najważniejszych rzeczy jest upewnienie się, że załogi mają wystarczającą liczbę podstawowych rzeczy niezbędnych do przetrwania. To nie jest łatwe zadanie, ponieważ załoga statku kosmicznego będzie całymi światami załogi przez wiele miesięcy. Oznacza to, że należy zabrać ze sobą wystarczającą ilość jedzenia, wody i tlenu.

Według nowego dochodzenia przeprowadzonego na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, możliwym rozwiązaniem może być hybrydowy system podtrzymywania życia (LSS). W takim systemie, który w niedalekiej przyszłości mógłby zostać użyty na pokładzie statku kosmicznego i stacji kosmicznych, mikroalgi byłyby wykorzystywane do oczyszczania powietrza i wody, a być może nawet do produkcji żywności dla załogi.

Naukowcy z Instytutu Systemów Kosmicznych Uniwersytetu w Stuttgarcie rozpoczęli badania możliwych zastosowań kosmicznych dla mikroalg w 2008 roku. Do 2014 roku, wspólnie z Niemieckim Centrum Kosmicznym (DLR) i prywatną firmą lotniczą Airbus, zaczęli opracowywać fotobioreaktor (PBR), który używał mikroalg Chlorella vulgaris jako jego składnik biologiczny.

To mikroalgi ma wydajność fotosyntetyczną nawet dziesięciokrotnie większą niż w przypadku bardziej złożonych roślin. Gdy są wykorzystywane w przestrzeni kosmicznej jako część LSS, te maleńkie glony mogą usuwać skoncentrowany dwutlenek węgla z atmosfery kabiny i wytwarzać tlen poprzez fotosyntezę, a może nawet wytwarzać żywność dla astronautów. Jak wyjaśniła Gisela Detrell (jedna ze współpracowników) w komunikacie prasowym NASA:

„Korzystanie z systemów biologicznych zyskuje na znaczeniu podczas misji wraz ze wzrostem czasu trwania i odległości od Ziemi. Aby jeszcze bardziej zmniejszyć zależność od zaopatrzenia w Ziemię, jak najwięcej zasobów należy poddać recyklingowi na pokładzie,

Chociaż odporność alg na warunki kosmiczne została szeroko wykazana w hodowlach komórkowych na małą skalę hodowanych na Ziemi, to badanie będzie pierwszym prawdziwym testem w kosmosie. Aby to zrobić, astronauci na pokładzie ISS włączą sprzęt systemu i pozwolą mikroalgom rosnąć przez 180 dni.

To da badaczom na pokładzie ISS wystarczająco dużo czasu, aby ocenić, jak fotobioreaktor zachowuje się w kosmosie, a zwłaszcza, jak dobrze glony będą rosły i przetwarzały dwutlenek węgla. Tymczasem naukowcy przeanalizują próbki wyhodowane na Ziemi w celu porównania, aby mogli ocenić wpływ mikrograwitacji i promieniowania kosmicznego na mikroglony.

Zespół Uniwersytetu w Stuttgarcie jest pewny swojego fotobioreaktora, w dużej mierze dzięki temu, że opiera się on na jednym z najlepiej przebadanych i scharakteryzowanych gatunków glonów na świecie. Poza zastosowaniami do oczyszczania ścieków i biopaliw, Chlorella jest również stosowany w paszach dla zwierząt, akwakulturze, suplementach diety i jako nawóz biologiczny.

Dlatego zespół naukowy i NASA uważają to za potencjalne źródło pożywienia dla astronautów. Jako Harald Helisch, biotechnolog w Instytucie Systemów Kosmicznych i współautor badań nad projekt,powiedziany:

“Chlorella biomasa jest powszechnym suplementem diety i może przyczyniać się do zrównoważonej diety dzięki wysokiej zawartości białka, nienasyconych kwasów tłuszczowych i różnych witamin, w tym B12… jeśli lubisz sushi, pokochasz go. ”

Pod tym względem fotobioreaktor mógłby funkcjonować jako producent suplementów diety. W ten sam sposób, w jaki ludzie dodają suszone wodorosty do pożywienia dla dodatkowego odżywiania, suszonych płatków Chlorella można je dodać do posiłków astronautów, aby je wzmocnić. Jednocześnie kultury wzrostu glonów będą filtrować wodę i powietrze statku, aby utrzymać załogę.

Przede wszystkim długoterminowym celem tych badań jest ułatwienie długotrwałych misji kosmicznych. Niezależnie od tego, czy chodzi o misje załogowe na powierzchnię Księżyca, misje załogowe na Marsa, czy w inne odległe miejsca w Układzie Słonecznym, największe wyzwania dotyczą znalezienia sposobów na zmniejszenie całkowitej masy systemów kosmicznych (w celu obniżenia kosztów) i uzależnienia od zapasów misje. Johannes Martin, jeden ze współpracowników, tak to ujął:

„Aby to osiągnąć, przyszłymi obszarami zainteresowania będą dalsze przetwarzanie glonów na żywność jadalną i rozbudowa systemu w celu zaopatrzenia jednego astronauta w tlen. Będziemy również pracować nad połączeniami z innymi podsystemami LSS, takimi jak system oczyszczania ścieków, a także nad transferem i adaptacją technologii do systemu grawitacyjnego, takiego jak baza księżycowa ”.

Patrząc w przyszłość, jasne jest, że rozwiązania dla życia poza światem prawdopodobnie będą dotyczyły zarówno systemów mechanicznych, jak i biologicznych. Łącząc organiczne i syntetyczne, mamy większą szansę na stworzenie systemów, które mogą zapewnić zrównoważony rozwój i samowystarczalność w perspektywie długoterminowej.