Mad- og vandsystemets astronauter bliver nødt til at rejse til steder som Mars

Hvis mennesker skal rejse til fjerne destinationer i rummet som månen eller Mars, de får brug for måder at leve på i lange perioder. Og en af ​​de vigtigste udfordringer ved det inkluderer, hvordan man har sikker mad og vand at spise og drikke, når man er langt fra Jorden.

På den internationale rumstation (ISS), astronauter er i stand til at få forsyninger fra Jorden fra lastrumfartøjer, der besøger rumstationen, det tager kun seks timer at komme dertil. Men rejsetiden til Mars er minimum otte måneder. Og hvis du er på den røde planet, du skal gå alene.

Forskere har arbejdet på at løse dette problem. De har kigget på måder, hvorpå astronauter kan producere deres eget rene vand og dyrke deres egen mad. Og lige så vigtigt, de sørger for, at enhver risiko for kontaminering er reduceret, at holde astronauter så sikre og sunde som muligt på langvarige missioner.

Rent vand

At drikke vand er noget, mange af os tager for givet på Jorden, men på rummissioner er det sværere at komme forbi. ISS genbruger meget af sit vand ved hjælp af kemikalier, men den er stadig afhængig af betydelige forsendelser af vand fra Jorden for at give sine astronauter adgang til rent vand.

Et projekt kaldet BIOWYSE håbede at finde en løsning på vandproblemet til lange missioner. Projektet så på måder at opbevare vand i længere perioder, overvåge det i realtid for kontaminering fra mikrober, og dispenser derefter rent drikkevand, når det er nødvendigt, ved at dekontaminere vandet med UV-lys i stedet for kemikalier.

"Vi ville have et system, hvor man tager det fra A til Z, fra at opbevare vandet til at gøre det tilgængeligt for nogen at drikke, " sagde Dr. Emmanouil Detsis, koordinatoren for BIOWYSE. "Det betyder, at du opbevarer vandet, du er i stand til at overvåge biokontamineringen, du er i stand til at desinficere, hvis det er nødvendigt, og til sidst leverer du til koppen til at drikke."

Slutresultatet var en fuldautomatisk maskine, der kunne udføre alle disse opgaver. "Når nogen vil drikke vand, trykker du på knappen, " sagde Dr. Detsis. Vandet er tjekket, dekontamineres om nødvendigt, derefter leveret. "Det er ligesom en vandkøler, " han sagde.

Forskere undersøger, hvordan man kan dekontaminere vand, der har været opbevaret i rummet i lang tid, med UV-lys i stedet for med kemikalier. Billedkredit—BIOWYSE-konsortium

Maskinen kunne endda analysere prøver fra våde overflader inde i et rumfartøj for at se, om de var blevet forurenet og var farlige for astronauter. "Inde i det lukkede habitat, du begynder at få luftfugtigheden opbygget, og du kan have hjørner eller områder, hvor de ikke er rene, " sagde Dr. Detsis. "Så vi udviklede noget, der kunne kontrollere disse områder på en hurtig måde."

Projektet udviklede en prototype af denne maskine på Jorden, måler omkring en meter lang, med tanken om, at en mindre version kunne bruges et sted som ISS. Ultimativt, imidlertid, tanken var, at et system som BIOWYSE kunne være nyttigt til fremtidig udforskning, og prototypen forbliver tilgængelig for alle relevante missioner i fremtiden.

"Systemet er designet med fremtidige levesteder i tankerne, " sagde Dr. Detsis. "Så en rumstation omkring månen, eller et feltlaboratorium på Mars i de kommende årtier. Det er steder, hvor vandet kan have siddet der et stykke tid, før besætningen ankommer.«

Selvbæredygtighed

Vand er svært at få fat i, men det er ikke sparsomt i solsystemet. Månen og Mars har begge is, der teoretisk set kunne omdannes til drikkevand. Men en vanskeligere udsigt til selvbæredygtighed er mad - enhver mad til astronauter skal bringes fra Jorden.

Der er nogle udviklende ideer til, hvordan man dyrker mad uden konstante genforsyningsmissioner. I flere år på ISS, astronauter har brugt maskiner som European Modular Cultivation System (EMCS), lanceret i 2006, at forske i væksten af ​​planter som thalekarse. ECMS blev erstattet af en lignende maskine kaldet Biolab i 2018.

Dr. Ann-Iren Kittang Jost fra Center for Interdisciplinary Research in Space (CIRiS) i Norge, var projektkoordinator på TIME SCALE, et projekt, der så på måder at udvikle et nyt system til at dyrke planter, der er sikre at spise i rummet. Da Dr. Kittang Jost startede projektet, EMCS havde allerede været i rummet i et årti, og det var tid til at opgradere det, hun siger.

"Vi (har brug for) state of the art teknologier til at dyrke mad til fremtidig rumudforskning til månen og Mars."

Dr. Ann-Iren Kittang Jost, Center for tværfaglig forskning i rummet, Norge

TIME SCALE havde til formål at producere en metode til at genbruge vand og næringsstoffer i en fremtidig dyrkningsmaskine, og også nemmere overvåge planternes sundhed, at udvikle en idé til et 'drivhus' i rummet.

"Vi (har brug for) state of the art teknologier til at dyrke mad til fremtidig rumudforskning til månen og Mars, " hun sagde, samt nye ideer. "Vi tog (ECMS) udgangspunkt for at definere koncepter og teknologier for at lære mere om dyrkning af afgrøder og planter i mikrogravitation."

TIME SCALE forestillede sig en maskine, der ville have større plads til at dyrke planter end EMCS i kuffertstørrelse, med flere funktioner. "Vi byggede en prototype, der demonstrerede, at vi kunne genbruge næringsstofferne, og vi kunne dyrke salat eller salat derinde, " sagde Dr. Kittang Jost. "Vi kunne producere dem, og overvåge næringsstofferne i vandet. Vi beviste konceptet."

Som med Biolab og ECMS, the prototype was designed to use a spinning centrifuge to simulate gravity on the moon and Mars to measure the plants' uptake of nutrients or water, for eksempel. Such ideas could not just useful for space travel, but for people on Earth too. "It's important to find synergies with the challenges we have on the ground, " said Dr. Kittang Jost. And that includes finding ways to reuse nutrients and water in our own greenhouses, for example by improving sensor technology and developing better ways to monitor nutrients and plant health.

Worlds

In order to travel to and even live on worlds like the moon and Mars, technologies like these will be crucial—allowing astronauts to be self-sustainable when they are far from Earth. And making sure any water stored at these locations is decontaminated and safe to drink is very important.

"It will not be like the ISS, " said Dr. Detsis. "You are not going to have a constant crew all the time. There will be a period where the laboratory might be empty, and will not have crew until the next shift arrives in three or four months (or longer). Water and other resources will be sitting there, and it may build up microorganisms."

Dr. Kittang Jost says that in terms of producing safe food, we are nearing the goal of having a system that can be used on future missions. "We're quite close, " she said. "It's a challenge of course. But building a greenhouse should be feasible."