استفاده از میکروب برای تولید سوخت فضاپیما

بسته بندی سوخت کافی برای رسیدن به مریخ دشوار و گران است، بسته بندی سوخت برای سفر بازگشت حتی سخت‌تر است، اما میکروب‌ها می‌توانند نیاز به آن را برطرف کنند.

سوخت مورد نیاز برای بازگشت به خانه از ماموریت انسانی به مریخ ۸ میلیارد دلار هزینه دارد، بنابراین تیمی از دانشمندان در موسسه فناوری جورجیا طرحی را برای حمل میکروب‌ها به سیاره سرخ برای تولید سوخت بیولوژیکی برای سفر بازگشت فضانوردان پیشنهاد کردند.

مدتی است که محققان به دنبال راه‌هایی برای تولید سوخت شیمیایی در مریخ بوده‌اند. بر اساس مطالعه جدید این تیم که در مجله Nature Communications منتشر شده است، اگرچه میکروب‌ها احتمالا به تجهیزات پشتیبانی سنگین‌تری نیاز دارند، اما از نظر تئوری نسبت به روش‌های شیمیایی انرژی کمتری مصرف می‌کنند.

آمور منزز، محقق زیست شناسی مصنوعی فضایی در دانشگاه فلوریدا که در این تحقیق شرکت نداشت، گفت: من فکر می‌کنم این بسیار امیدوار کننده است. این اولین مطالعه عمیق در نوع خود است. منزز محقق اصلی علمی مرکز ناسا برای استفاده از مهندسی زیستی در فضا (CUBES) است.

او اعلام کرد: این اولین شواهد قانع‌کننده‌ای است که نشان می‌دهد سوخت‌های زیست‌تولید در مریخ قابل دوام هستند.

طرح این تیم مستلزم رشد دو نوع میکروب با استفاده از CO۲ مریخ، آب و نور خورشید است تا سوخت تولید کنند. اولین میکروب نوعی سیانوباکتری است، همان گونه ارگانیسمی که ۲.۴ میلیارد سال پیش جو غنی از اکسیژن را که امروز داریم، راه اندازی کرد. این میکروب CO۲ جذب شده (جزء اصلی جو پراکنده مریخ) را به قند و اکسیژن تبدیل می‌کند.

نوع دوم میکروب، شکل مهندسی شده E. coli، این قند‌ها را به سوختی به نام ۲، ۳-butanediol تبدیل می‌کند. هدف آن‌ها پردازش ۱۰۵ کیلوگرم زیست توده میکروبی در طول یک ماموریت ۵۰۰ روزه مریخی است. از آنجایی که این تحقیق بسیار مقدماتی است، نمی‌توان گفت که در عمل چقدر امکان پذیر است.

اکسیژن اضافی حاصل از این فرآیند حیاتی است، زیرا شعله برای سوختن به سوخت و اکسیژن نیاز دارد. روی زمین، فکر کردن به سوخت آسان است، زیرا اکسیژن یک پنجم اتمسفر ما را تشکیل می‌دهد، بنابراین چیز‌های زیادی برای گردش وجود دارد، اما برای اینکه موتور‌های موشک در فضای خالی کار کنند، باید این اکسیژن را با خود حمل کنند. میکروب‌ها در واقع اکسیژن اضافی تولید می‌کنند که می‌تواند برای هوای قابل تنفس نیز استفاده شود.

منزز گفت: این یک مفهوم بسیار دور از ذهن است» و «علمی تخیلی» به نظر می‌رسد، اما پس از حدود پنج سال مطالعه پاسخ این سوال که آیا ماموریت‌های مریخ باید از سوخت‌های زیستی استفاده کنند یا خیر، با بررسی هزینه‌های بالقوه و صرفه‌جویی در مصرف انرژی، مثبت است.

از جمله چالش‌های این طرح، این واقعیت است که مریخ از خورشید دورتر است، به این معنی که کمتر از نیمی از تشعشعات خورشیدی زمین دریافت می‌کند که سرعت رشد میکروب‌ها را محدود می‌کند. همچنین شاهکار ساخت پناهگاه‌های میکروبی وجود دارد، نوعی مخزن نازک محصور برای تغذیه و پناه دادن به میکروب‌ها و جلوگیری از یخ زدن آن‌ها.

یخ آبی در مریخ وجود دارد که کاوشگران آینده ممکن است به آن دسترسی داشته باشند، اگرچه ممکن است این یخ حاوی نمک‌هایی باشد که برای قابل استفاده کردن آب باید حذف شوند. این مطالعه می‌گوید علاوه بر نور و آب، میکروب‌ها به نیتروژن، فسفر و انواع عناصر کمیاب نیاز خواهند داشت که از زمین ارسال می‌شوند.

سپس تابش شدید فرابنفش در سطح مریخ وجود دارد. سیانوباکتر‌ها و E. coli میکروب‌های مقاومی هستند، اما بدون جو غلیظ زمین، نیاز به محافظت در برابر پرتو‌های خشن خورشید دارند.با وجود تمام وعده‌های آینده، این فناوری هنوز بسیار جدید است.

منزز گفت: احتمالا قرار است به ماموریت دوم یا سوم به سیاره سرخ کمک کند. صادقانه بگوییم در هر ماموریت واقعی مریخ، اگر می‌خواهید کاملا مطمئن باشید که فضانوردان زنده می‌مانند، احتمالا همچنان همه چیز‌هایی را که ممکن است در اولین ماموریت به آن نیاز داشته باشید، بسته‌بندی کنید.

منبع: popsci