Химики предложили необычный способ получения топлива на Марсе. Обойдемся без нефтяных вышек

26 октября 2021, 16:05
Художественная концепция возможного биореактора на Марсе (Фото:BOKO mobile study)

Художественная концепция возможного биореактора на Марсе (Фото:BOKO mobile study)

Новое исследование подробно описывает биологическое решение для производства ракетного топлива на Марсе, но необходимо преодолеть значительные препятствия, чтобы эта идея заработала.

Для производства необходимого топлива потребуется большое количество метана и жидкого азота, создать которые могут помочь бактерии, уверены химики из США.

Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, оценивает стоимость доставки 30 тонн метана и жидкого кислорода на Марс в $8 млрд за один запуск. При финансовой поддержке программы NASA Innovative Advanced Concepts авторы новой статьи предложили совершенно иное решение, в котором ключевые ингредиенты, необходимые для производства пропеллента, могут быть получены непосредственно на Красной планете.

Видео дня

Эти ингредиенты включают углекислый газ, замороженную воду и солнечный свет. Цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли, и биоинженерный штамм бактерий E. coli будут доставлены на Марс с Земли вместе с материалами, необходимыми для создания большого количества фотобиореакторов. Ник Крюер, первый автор нового исследования и исследователь из Школы химической и биомолекулярной инженерии Технологического института Джорджии, и его коллеги обрисовали производственную стратегию, в которой цианобактерии производят сахара, которые E. coli затем превращают в топливо.

Названное 2,3-бутандиолом, это не самое высокоэнергетическое топливо, но в условиях относительно низкой гравитации на Марсе это ракетное топливо выполнит свою работу, утверждают исследователи. В качестве соединения 2,3-бутандиол уже хорошо известен, поскольку он используется в производстве каучука, но до сих пор ученые никогда не думали использовать его в качестве топлива.

«Ключевой вывод из этой статьи заключается в том, что более широкий спектр химических веществ можно рассматривать для использования в качестве топлива, потому что Марс имеет одну треть гравитации Земли, поэтому вы можете использовать менее энергоемкое ракетное топливо», — сообщила Памела Перальта-Яхья, соавтор исследования и адъюнкт-профессор школы химии и биохимии Технологического института Джорджии.

Пластиковые материалы, отправленные на Марс, будут собраны в фотобиореактор размером с четыре футбольных поля. Фотосинтез и углекислый газ позволят цианобактериям расти, а ферменты в отдельном реакторе расщепят микроорганизмы на сахар. Как отметил Крюер в пресс-релизе, «биология особенно хороша в преобразовании CO2 в полезные продукты», что делает ее «подходящей для создания ракетного топлива».

Биопроизводство марсианского ракетного топлива потребует на 32% меньше энергии, чем предложенное NASA химическое решение, то есть план по доставке большого количества метана на Марс. Кроме того, этот процесс произвел бы 44 тонны избыточного чистого кислорода, который пригодился бы астронавтам.

Соавтор исследования Мэтью Реалфф сказал, что команде нужно будет провести эксперименты, чтобы показать, что цианобактерии действительно можно выращивать на Марсе. Команде необходимо «учитывать разницу в солнечном спектре на Марсе как из-за расстояния от Солнца, так и из-за отсутствия атмосферной фильтрации солнечного света».

Текущие рекомендации NASA по защите планет прямо запрещают отправку микробов на поверхность другой планеты, но, как объяснила Перальта-Яхья, «применение биотехнологии на Марсе может дать явные преимущества по сравнению с химическими процессами».

Чтобы обеспечить безопасность своего решения, команда разработала и протестировала ряд стратегий сдерживания, таких как физические барьеры, аварийные выключатели и линии микробов, которые не смогут выжить за пределами реактора.

Как писал НВ, новое исследование предполагает, что пригодность Земли и Марса для жизни может быть связана с несоответствием в размерах: диаметр Марса составляет всего 53% земного.

Это лишило Марс возможности удерживать летучие вещества, которые очень важны для жизни, например воду, уверены планетологи из США.

«Судьба Марса была решена с самого начала. Вероятно, существует порог требований к размеру скалистых планет, чтобы удерживать достаточно воды, чтобы обеспечить обитаемость и тектонику плит, с массой, превышающей массу Марса», — говорит планетолог Кун Ван из Вашингтонского университета в Сент-Луисе.

Переход от относительно влажной планеты к засушливой пустыне иногда связывают с потерей магнитного поля Марса. Но возможно, что другие факторы играют роль в удержании летучих веществ, например, сила тяжести на поверхности космического тела.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях Facebook, Telegram и Instagram.

Показать ещё новости
Радіо НВ
X