Opbygning af bedre livsunderstøttende systemer til fremtidige rumrejser

Astronauter på fremtidige langvarige rumflyvningsmissioner til Månen og Mars kan stole på mikroalger til at levere væsentlige ting, herunder mad, vand og ilt. En ny undersøgelse ombord på den Internationale Rumstation tester med at bruge mikroalgen Chlorella vulgaris som en biologisk komponent i et hybridt livsstøttesystem (LSS).

Når mennesker rejser længere fra Jorden og i længere perioder, at medbringe tilstrækkelige forsyninger af mad, vand og ilt bliver en udfordring. At pakke mad, der er nærende og måske endda velsmagende, kan vise sig endnu sværere.

Nuværende livsstøttesystemer, såsom Life Support Rack (LSR), bruge fysisk-kemiske processer og kemiske reaktioner til at generere ilt og vand og fjerne kuldioxid fra rumstationen.

Photobioreactor (PBR) undersøgelsen demonstrerer at skabe en hybrid LSS ved at tilføje de biologiske processer af en mikroalge, som har en fotosyntetisk effektivitet op til ti gange større end mere komplekse planter. Disse små planter kunne tage koncentreret kuldioxid fjernet fra kabineatmosfæren og bruge fotosyntese til at producere ilt og muligvis endda mad til astronauter, ifølge Norbert Henn, en medforsker og konsulent ved Institute of Space Systems ved University of Stuttgart.

Institute of Space Systems begyndte forskning i mikroalger til rumapplikationer tilbage i 2008 og startede arbejdet med Photobioreactor i 2014, sammen med German Aerospace Center (DLR) og Airbus.

"Brugen af ​​biologiske systemer generelt får betydning for missioner, efterhånden som varigheden og afstanden fra Jorden øges. For yderligere at reducere afhængigheden af ​​genforsyning fra Jorden, så mange ressourcer som muligt bør genanvendes om bord, " sagde medforsker Gisela Detrell.

Astronauter aktiverer systemhardwaren ombord på rumstationen og lader mikroalgerne vokse i 180 dage. Det tidsrum giver forskere mulighed for at evaluere stabiliteten og den langsigtede ydeevne af fotobioreaktoren i rummet, samt mikroalgernes vækstadfærd og dens evne til at genbruge kuldioxid og frigive ilt, ifølge medforsker Jochen Keppler. Efterforskere planlægger at analysere prøver tilbage på Jorden for at bestemme virkningerne af mikrotyngdekraft og rumstråling på mikroalgecellerne.

"Dette er de første data fra en flyvning, der er bevist, langsigtet drift af en biologisk LSS-komponent, " sagde Keppler. Algernes modstandsdygtighed over for rumforhold er blevet demonstreret bredt i småskala cellekultur, men dette vil være den første undersøgelse til at dyrke det i en PBR i rummet.

Chlorella, en af ​​de mest undersøgte og udbredt karakteriserede alger på verdensplan, bruges i biobrændstoffer, dyrefoder, akvakultur, menneskelig ernæring, spildevandsrensning og biogødning i landbruget.

"Chlorella biomasse er et almindeligt kosttilskud og kan bidrage til en afbalanceret kost takket være dets høje indhold af protein, umættede fedtsyrer, og forskellige vitaminer, inklusive B12, " sagde medforsker og bioteknolog Harald Helisch ved Institute of Space Systems. Med hensyn til smagen, tilføjer han, "hvis du kan lide sushi, du vil elske det."

Det langsigtede mål er at lette længere rummissioner ved at reducere den samlede systemmasse og genforsyningsafhængighed, sagde medetterforsker Johannes Martin. "For at opnå dette, fremtidige fokusområder omfatter nedstrøms forarbejdning af algerne til spiselig mad og opskalering af systemet for at forsyne én astronaut med ilt. Vi vil også arbejde på sammenkoblinger med andre undersystemer af LSS, såsom spildevandsbehandlingssystemet, og overførsel og tilpasning af teknologien til et tyngdekraftsbaseret system såsom en månebase."

Astronauter skal muligvis stadig pakke deres egen wasabi.