จุลินทรีย์สามารถช่วยเราสร้างเชื้อเพลิงจรวดบนดาวอังคารได้

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่ NASA พยายามที่จะทำความสะอาดจุลินทรีย์จากยานอวกาศ แต่วันหนึ่งพวกมันอาจเพิ่มพลังให้กับพวกมัน BY เลโต ซาปูนาร์ | อัปเดต 9 พ.ย. 2564 13:09 น.

ศาสตร์

ช่องว่าง

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งจอร์เจียเสนอแผนการที่จะขนส่งจุลินทรีย์ไปยังดาวเคราะห์สีแดงเพื่อผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพสำหรับการเดินทางกลับของนักบินอวกาศ NASA

การบรรจุเชื้อเพลิงให้เพียงพอเพื่อไปยังดาวอังคารนั้นยากและมีราคาแพง—การบรรจุเชื้อเพลิงสำหรับการเดินทางขากลับนั้นยากยิ่งกว่า แต่จุลินทรีย์สามารถขจัดความจำเป็นในการบรรจุเชื้อเพลิงได้

นอนหลับสบายด้วยการขายที่นอน 

Casper Memorial Day ใน Amazon

เชื้อเพลิงที่จำเป็นในการกลับบ้านจากภารกิจของมนุษย์ไปยังดาวอังคารจะมีราคาเพียง 8 พันล้านดอลลาร์เท่านั้น ดังนั้น ทีมนักวิทยาศาสตร์ของสถาบันเทคโนโลยีจอร์เจียจึงเสนอแผนการที่จะขนส่งจุลินทรีย์ไปยังดาวเคราะห์สีแดงเพื่อผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพสำหรับการเดินทางกลับของนักบินอวกาศ นักวิจัยมองหาวิธีการทำเชื้อเพลิงบนดาวอังคารมาระยะหนึ่งแล้ว แม้ว่าจุลินทรีย์อาจต้องการอุปกรณ์สนับสนุนที่หนักกว่า แต่ในทางทฤษฎีแล้วพวกมันจะใช้พลังงานน้อยกว่าวิธีทางเคมี ตามการศึกษา ใหม่ของทีมที่ ตีพิมพ์ในวารสารNature Communications

“ฉันคิดว่ามันมีแนวโน้มอย่างมาก เป็นการศึกษาเชิงลึกครั้งแรกในประเภทนี้” Amor Menezesนักวิจัยชีววิทยาสังเคราะห์ในอวกาศแห่งมหาวิทยาลัยฟลอริดาซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าว Menezes เป็นผู้ตรวจสอบหลักวิทยาศาสตร์ของศูนย์การใช้ประโยชน์จากวิศวกรรมชีวภาพในอวกาศ (CUBES)ของ NASA นี่เป็นหลักฐานแรกที่น่าเชื่อถือว่าเชื้อเพลิงที่ผลิตได้ทางชีวภาพบนดาวอังคารนั้นใช้ได้จริง เขากล่าว

แผนของทีมเกี่ยวข้องกับการเติบโตของจุลินทรีย์สองประเภทโดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์จากดาวอังคาร น้ำ และแสงแดดเพื่อผลิตเชื้อเพลิง จุลินทรีย์ชนิดแรกคือไซยาโนแบคทีเรียชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกับที่ 2.4 พันล้านปีก่อนได้เริ่มต้นบรรยากาศที่อุดมด้วยออกซิเจนที่เรามีในปัจจุบัน จุลินทรีย์นี้แปลง CO2 ที่จับได้ ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของบรรยากาศเบาบางของดาวอังคารให้เป็นน้ำตาลและออกซิเจน จุลินทรีย์ชนิดที่สอง ซึ่งเป็นรูปแบบทางวิศวกรรมของE. coliจะแปลงน้ำตาลเหล่านี้เป็นเชื้อเพลิงที่เรียกว่า 2,3-butanediol แผนของพวกเขาจะมุ่งที่จะประมวลผลชีวมวลของจุลินทรีย์ 105 กิโลกรัม (231 ปอนด์) ต่อวันตลอดภารกิจ 500 วันบนดาวอังคาร เนื่องจากการวิจัยเป็นการวิจัยเบื้องต้น จึงยากที่จะบอกว่าจะเป็นไปได้ในทางปฏิบัติอย่างไร 

ออกซิเจนส่วนเกินจากกระบวนการนี้มีความสำคัญเนื่องจากการเผาไหม้ เปลวไฟต้องการทั้งเชื้อเพลิงและออกซิเจน บนโลกนี้ คิดแต่เรื่องเชื้อเพลิงได้ง่ายเพราะออกซิเจนเป็นส่วนประกอบหนึ่งในห้าของชั้นบรรยากาศของเรา จึงมีอะไรให้เที่ยวอีกมาก แต่เพื่อให้เครื่องยนต์จรวดทำงานในที่ว่าง พวกเขาจำเป็นต้องพกออกซิเจนไปด้วย จุลินทรีย์จะผลิตออกซิเจนส่วนเกินซึ่งสามารถนำมาใช้สำหรับอากาศที่ระบายอากาศได้เช่นกัน

[ที่เกี่ยวข้อง: ดาวอังคารอาจเล็กเกินไปที่จะอาศัยอยู่ได้]

Menezes กล่าวว่า “แนวคิดนี้อยู่ไกลมาก”

 และฟังดูเป็น “นิยายวิทยาศาสตร์” แต่หลังจากศึกษาคำถามว่าภารกิจของดาวอังคารควรใช้เชื้อเพลิงชีวภาพหรือไม่ โดยพิจารณาจากต้นทุนที่เป็นไปได้และการประหยัดพลังงานประมาณ 5 ปี “คำตอบนั้นชัดเจน ใช่.”

ความท้าทายของแผนนี้คือความจริงที่ว่าดาวอังคารอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มาก ซึ่งหมายความว่ามันได้รับรังสีดวงอาทิตย์น้อยกว่าครึ่งที่โลกได้รับ ซึ่งจะจำกัดความเร็วของจุลินทรีย์ที่จะเติบโตได้ นอกจากนี้ยังมีความสำเร็จในการสร้างที่พักพิงของจุลินทรีย์—ถังปิดบางบางชนิดเพื่อป้อนและปกป้องจุลินทรีย์และป้องกันไม่ให้แช่แข็ง

มีน้ำแข็งน้ำบนดาวอังคารซึ่งนักสำรวจในอนาคตอาจสามารถเข้าถึงได้ แม้ว่าน้ำแข็งนั้นอาจมีเกลือที่ต้องกำจัดออกเพื่อให้น้ำใช้งานได้ นอกจากแสงและน้ำแล้ว จุลินทรีย์จะต้องใช้ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และธาตุอื่นๆ ที่จะส่งมาจากโลก

จากนั้นมีรังสีอัลตราไวโอเลตที่รุนแรงบนพื้นผิวดาวอังคาร ไซยาโนแบคทีเรียและอี. โคไลเป็นจุลินทรีย์ที่ทนทาน แต่ถ้าไม่มีชั้นบรรยากาศที่หนาทึบของโลก พวกมันจะต้องได้รับการปกป้องจากรังสีที่รุนแรงของดวงอาทิตย์

นอกเหนือจากอุปสรรคทางเทคนิคแล้ว ยังมีปัญหาเรื่องโปรโตคอลป้องกันดาวเคราะห์ของ NASA ปัจจุบัน NASA ห้ามมิให้นำจุลินทรีย์ไปยังดาวอังคาร แต่ “ด้วยประโยชน์ทั้งด้านราคาและพลังงาน” Menezes กล่าวว่าเขาสามารถเห็นได้ว่าได้รับการอนุมัติตามท้องถนน เมื่อถึงจุดหนึ่งสำนักงานคุ้มครองดาวเคราะห์ของ NASA จะ “ต้องชั่งน้ำหนักว่าชีววิทยาสังเคราะห์หรือไม่” สามารถทำได้บนดาวอังคารหรือไม่

สำหรับคำมั่นสัญญาในอนาคตของเทคโนโลยีทั้งหมด มันยังคงใหม่มาก ดังนั้น Menezes กล่าวว่าอาจถูกกำหนดให้ช่วยเหลือภารกิจที่สองหรือสามสู่ดาวเคราะห์สีแดง “พูดตามตรง…ในภารกิจดาวอังคารจริงๆ หากคุณต้องการความมั่นใจอย่างยิ่งว่านักบินอวกาศจะอยู่รอด คุณอาจจะยังเก็บเกือบทุกอย่างที่คุณต้องการในภารกิจแรก เผื่อว่า… ”

การแก้ไข: 11/9/2021: เวอร์ชันก่อนหน้าของเรื่องนี้ระบุว่าการศึกษาที่ทำโดยนักวิจัยของ Georgia Institute of Technology ได้รับการตีพิมพ์ใน Nature เมื่อในความเป็นจริงได้รับการตีพิมพ์ในNature Communications เราเสียใจกับข้อผิดพลาด