Rozwiązanie, które obniży koszty podróży na Marsa
Pod koniec dekady z Marsa ma wystartować rakieta, która wyniesie na orbitę planety próbki zebrane na przestrzeni lat przez łazik Perseverance. Chociaż próbki te odbierze następnie inny statek, który przetransportuje je na Ziemię, wyjściowo jej masa będzie wynosić aż 400 kilogramów, z czego większość będzie stanowić jej paliwo. Biorąc to pod uwagę, wyobraź sobie teraz, jaką masą będą charakteryzować się statki, które mają realizować bardziej ambitne misje na Marsa, zwłaszcza te załogowe, skoro będą potrzebować więcej paliwa.
Według naukowców z Instytutu Technicznego Georgii załogowy pojazd Mars Ascent Vehicle (MAV) potrzebowałby 30 ton metanu i ciekłego tlenu, by umieścić 500 kilogramów ładunku na orbicie Ziemi. Mimo że możliwe jest wytwarzanie ciekłego tlenu na Marsie, metan musiałby pochodzić z Ziemi, co oznaczałoby, że wyruszając z naszej planety w kierunku Marsa pojazd musiałby ważyć 500 ton. Koszt transportu jego paliwa wynosiłby jakieś 8 miliardów dolarów.
Aby obniżyć koszty lotów na Marsa i zwolnić miejsce na pokładzie statków kosmicznych na coś bardziej użytecznego, zespół z Instytutu Technicznego Georgii zaproponował, by wykorzystać cyjanobakterie i genetycznie zmodyfikowane bakterie E. Coli do produkcji alternatywnego paliwa znanego jako 2,3-butanediol, który na Ziemi jest używany do produkcji kauczuku syntetycznego i innych polimerów, oraz tlenu. Technika ta nie dość, że zapewniłaby wystarczająco tlenu dla rakiety, powodowałaby wytwarzanie nadmiarowego tlenu, który mógłby być wykorzystywany do innych celów.
Proces produkcji paliwa przez bakterie
Koncepcja naukowców zakłada wysłanie na Marsa, przed główną misją, szeregu misji wstępnych, które dostarczyłyby na Marsa mikroorganizmy i materiały potrzebne do ustawienia fotobioreaktorów na powierzchni Marsa. Za pośrednictwem tych reaktorów światło słoneczne i dostarczany z atmosfery dwutlenek węgla byłyby przekazywane cyjanobakteriom, które pod wpływem działania enzymów wytwarzałyby z nich cukry. Cukry te byłyby potem ekstrahowane i podawane E. Coli, które następnie wytwarzałyby 2,3-butanadiol i tlen, oddzielane od siebie w kolejnych etapach procesu.
Zgodnie z obliczeniami zespołu opisany proces byłby o 32 procent wydajniejszy niż proponowany wcześniej reaktor chemiczny, który miałby produkować tlen na Marsie w obecności chemicznego katalizatora i przy użyciu metanu wysłanego z Ziemi, chociaż materiały potrzebne do budowy botobioreaktorów byłyby trzy razy „cięższe”. W przyszłości badacze zamierzają opracować sposób na zmniejszenie masy i rozmiarów proponowanego przez siebie sprzętu, przy jednoczesnym zwiększeniu jego wydajności. Muszą też oni przeprowadzić jeszcze eksperymenty, które pokażą, jak cyjanobakteriom żyłoby się na Marsie.
Źródło: Instytut Techniczny Georgii, fot. tyt. NASA