W 2017 roku Elon Musk przedstawił swoje wielkie plany dotyczące przyszłości SpaceX, firmy, która zabierze ludzkość na Marsa. W ciągu dziesięcioleci dziesiątki tysięcy lotów gwiezdnych statków wywiozłyby milion ludzi na powierzchnię Czerwonej Planety, co najmniej piżmo spodziewa się, że stworzenie samowystarczalnej cywilizacji.
Liczba szczegółów w takim wysiłku jest zadziwiająca. Co ze zmniejszoną grawitacją, ekspozycją na promieniowanie i kosmicznym szaleństwem? Co z lotami powrotnymi? Części zamienne? Materiały budowlane?
Co wszyscy będą jeść?
Ze wszystkich technologii, które musimy opanować, aby ktokolwiek mógł żyć na Marsie, nie mówiąc już o milionie ludzi, jedzenie może być jednym z największych wyzwań.
To dlatego, że Mars nie wnosi prawie nic do stołu, jeśli chodzi o hodowanie ogromnej ilości jedzenia, którego ludzie potrzebują. Nie sądzimy, by były jakieś rodzime rośliny i zwierzęta, a Ziemia nie może wiecznie zaopatrywać kolonii Marsa w pakiety opieki z domu. To przeczy całej idei samowystarczalności.
Marsjanie będą musieli produkować żywność lokalnie. A to oznacza wykorzystanie wszystkiego, co ma do dyspozycji na Czerwonej Planecie, wykorzystanie najnowszej technologii produkcji żywności, aby zapewnić wszystkim wyżywienie.
Ale czy powiększą skalę do miliona osób?
W nowej pracy opublikowanej w czasopiśmie Nowa przestrzeń nazywa "Karmiąc milion ludzi na Marsie”, Kevin M. Cannon i Daniel T. Britt przedstawiają przegląd technologii, które będą musiały być wykorzystane do marsjańskiej produkcji żywności, oraz jakie będą ich ograniczenia.
Oczywiście nie można hodować roślin bezpośrednio na powierzchni Marsa, marznące zimno i niskie ciśnienie atmosferyczne zniszczyłyby roślinę, zanim zdąży ona wykiełkować z nasion. W marsjańskim regolicie nie ma użytecznego materiału organicznego, a górna warstwa zawiera nawet toksyczne nadchlorany.
Tradycyjnym pomysłem jest, że ogrodnicy marsjańscy będą uprawiać swoje uprawy w gigantycznych szklarniach, rozpoczynając rośliny w regolicie z dodatkiem materiału organicznego. Widziałeś Marsjanina, wiesz, co opisuję.
I powinno być względnie proste umycie regolitu w celu usunięcia nadchloranów.
Ale według Cannona i Britta prawdopodobnie nie będzie tak na początku. Rośliny marsjańskie nie dotykają regolitu. Zamiast tego będą uprawiane hydroponicznie w roztworach bogatych w składniki odżywcze, z wykorzystaniem materiałów dostarczanych z Ziemi.
Pokażę ci konkretny przykład tego, jak może to wyglądać.
Jednym z najbardziej wrogich miejsc na Ziemi dla ludzkiego życia jest Antartica, ale w 2018 r. Naukowcy z niemieckiej stacji Neumayer II na Antarktydzie zebrali ogromną ilość warzyw, które były uprawiane całkowicie hydroponicznie.
Zostały one wyhodowane w szklarni EDEN ISS, która jest całkowicie niezależnym środowiskiem uprawy z oświetleniem LED, hydroponicznymi składnikami odżywczymi i kontrolą atmosferyczną.
W ciągu 9,5 miesiąca byli w stanie wyprodukować 268 kilogramów żywności na powierzchni zaledwie 12,5 metra kwadratowego. Byli w stanie wyhodować ogórki, sałatę i pomidory, które smakują tak dobrze, jak można hodować we własnym ogrodzie.
Jedna osoba potrzebowała średnio 3-4 godzin dziennie wysiłku, aby wyhodować rośliny.
Nie ma powodu sądzić, że ta technika nie działałaby na Marsie, chociaż zarządzanie atmosferą byłoby trudniejsze, ponieważ nie można po prostu otworzyć okna, gdy robi się zbyt wilgotno w szklarni.
Martwisz się niską grawitacją? Wiemy już, że można hodować rośliny w kosmosie. Na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej jest eksperyment o nazwie Veggie Plant Growth System, który został zainstalowany w maju 2016 r.
Ta mała szklarnia zawiera trzy różne rodzaje sałaty, uprawiane na podłożu hydroponicznym z diodami LED do uprawy. Astronauci regularnie zbierają sałatę i robią sałatki za pomocą sosów wysyłanych z Ziemi.
Skalowana wersja nazywa się Advanced Plant Habitat, czyli rosnąca komora wielkości małej lodówki. Został zaprojektowany do testowania reakcji różnych roślin na mikrograwitację i jest prawie całkowicie autonomiczny, regulując temperaturę, składniki odżywcze i wodę.
Ostatnio ten system był używany do hodowli pszenicy karłowatej w mikrograwitacji i wyglądał całkiem normalnie.
Jakie rośliny należy uprawiać, kiedy można rozpocząć uprawę w marsjańskim regolicie? Edward Guinan, profesor w Villanova niedawno przeprowadził eksperyment z klasą astrobiologii na studiach licencjackich The Red Thumbs: Mars Garden Project.
Sprawdzili, jak dobrze rosną różne rośliny w symulowanym regolicie marsjańskim, a co najważniejsze, jak smakują? Okazuje się, że jęczmień, bazylia, jarmuż, chmiel, cebula, czosnek, sałata, słodkie ziemniaki i mięta spisały się dobrze.
Powtórzę, żeby było jasne; chmiel i jęczmień uprawiane na Marsie, smakują tak samo dobrze jak wtedy, gdy są uprawiane na Ziemi. Poproszę marsjańskie piwo.
Okej, więc co jeszcze jest w menu Marsa?
Według artykułu, o którym wspominałem wcześniej, Cannon i Britt sugerują, że uzyskalibyśmy nasze białko z roślin, a także ze świerszczy. Są wypełnione białkiem, ale łatwiej je hodować niż stado bydła, a na Ziemi jest wiele firm, które chętnie sprzedają świerszcze w prawie każdej jadalnej formie, jaką możesz sobie wyobrazić.
Istnieje również niesamowity postęp w hodowli mięsa, ponieważ bioreaktory produkują burgery wołowe i kurczaka, które nigdy nie były na zwierzętach.
Cannon i Britt zbudowali model do symulacji potrzeb żywieniowych populacji Marsa, która rośnie do miliona ludzi w ciągu 100 ziemskich lat. Zakładali, że koloniści przybędą naraz 150 rakietami z Ziemi, i uwzględnili naturalne wskaźniki urodzeń i zgonów. Zakładali również, że na Marsie będą zdrowe porody i naturalny wzrost populacji lokalnej.
Obliczyli, że zajęłoby prawie 200 000 statków zaopatrzeniowych, gdyby na Marsie nie było żywności, aby wyżywić mieszkańców. Ale gdyby udało im się uruchomić lokalną operację żywnościową, liczba ta spadłaby do nieco ponad 50 000 statków dostawczych w ciągu 100 lat.
Mogliby osiągnąć samowystarczalność w ciągu 40 lat, gdyby więcej pracy przeznaczono na rolnictwo, a statki towarowe przewoziły więcej zasobów rolniczych. Oznacza to mniej jedzenia, więcej sprzętu hydroponicznego i rosną światła, ale z czasem zalety naprawdę się sumują. Potrzebują tylko 6500 dostaw żywności.
A gdyby wszyscy skoncentrowali swoje wysiłki na produkcji żywności, mogliby osiągnąć całkowitą samowystarczalność w ciągu około 20 lat, przy zaledwie 209 dostawach żywności.
Gdyby każda osoba potrzebowała 46 metrów kwadratowych ziemi, rosnąca przestrzeń wymagałaby 46 kilometrów kwadratowych. Można to zrobić w tunelach o średnicy około 4 metrów. 14 500 kilometrów tuneli.
Niesamowicie, jedna maszyna tunelująca Boring Company może wykonać wszystkie te tunele, jeśli to konieczne, w ciągu 53 lat.
Chcesz być jedną z osób podróżujących na Marsa, ale Twój lot statkiem kosmicznym nie został jeszcze zarezerwowany? Dobra wiadomość, możesz od razu dostosować dietę. Naukowcy prowadzą stronę internetową o nazwie Jedz jak Marsjanin z bezpłatnym przewodnikiem, który pozwoli ci jeść warzywa owocowe, produkty owadów i hodowane mięso, które będą podstawą diety marsjańskiej.
Chociaż wyobrażenie sobie stałej kolonii ludzkiej na Marsie jest obecnie science fiction, udoskonalenia technologii mogą sprawić, że science fiction w końcu stanie się rzeczywistością.
I nawet jeśli okaże się, że Mars nie jest doskonałym miejscem do życia, te same technologie będą wymagane dla każdej samowystarczalnej kolonii, czy to na Księżycu, asteroidzie, czy na stacjach kosmicznych sztucznej grawitacji na Księżycu-Ziemi Punkty Lagrange'a.
W rzeczywistości technologie te pomogą nam nakarmić ludzi, którzy już tu mieszkają na Ziemi, wywierając mniejszy wpływ na środowisko.
Bez względu na to, co się stanie, powinniśmy opanować technologię produkcji żywności w dowolnym środowisku.
