Ученые нашли способ производства еды для астронавтов из продуктов жизнедеятельности

Учёные из Университета штата Пенсильвания предложили перерабатывать твёрдые человеческие отходы для получения питательной массы из бактерий, что может стать компонентом замкнутой системы жизнеобеспечения для длительных полётов. На существующих сегодня космических аппаратах и станциях система жизнеобеспечения — не замкнутая. Она предполагает необходимость поставок воздуха и пищи с Земли, а также возврат отходов со станции обратно на планету. Если для долговременных экспедиций на орбиту это приемлемый подход, то уже в случае с Луной, с Марсом и тем более с полётами за пределы Солнечной системы, которые мы видим в научно-фантастических фильмах, из-за него у экипажей возникнут проблемы.

Похожее изображение

Перед человечеством сегодня стоит важная задача: создание полностью автономных космических кораблей, в которых люди смогут находиться неограниченное количество времени без вреда для здоровья. Один из компонентов такого корабля — замкнутая система жизнеобеспечения, независимая от поставок с Земли. Необходимо производить продукты на корабле.

Во время межпланетных путешествий важным ресурсом для космонавтов могут стать твёрдые человеческие отходы, и вместо их хранения или сброса учёные из Университета штата Пенсильвания предложили перерабатывать их с помощью микробов, получать питательную массу и использовать её для питания напрямую или для приготовления пищи. Профессор Кристофер Хаус (Christopher House) утверждает, что в итоге продукт будет похож на австралийское блюдо Веджимайт — пасту, которую готовят из остатков пивного сусла и вкусовых добавок.

Чтобы реализовать свою идею на практике, исследователи взяли искусственные твёрдые и жидкие отходы, которые обычно используют в подобных тестах, и поместили их в замкнутую систему в виде цилиндра длиной 1,2 метра и диаметром 10 сантиметров. На изобретение учёных вдохновила конструкция аквариумного фильтра с химической очисткой воды — и компоненты от таких фильтров они использовали, чтобы создать систему для получения метана.

Выбранные учёными микробы разрушали отходы. С помощью метана, который образуется при анаэробном перегнивании, они вырастили бактерию Methylococcus capsulatus. Бактерии Methylococcus capsulatus можно использовать в качестве корма для животных. В её составе — 52% белка и 36% жиров, поэтому она может стать источником питательных веществ для людей.

При переработке человеческих отходов важно устранить все патогенные микробы. Для этого команда повысила pH системы до 11 и обнаружила рост бактерии Halomonas desiderata — она содержит 15% белка и 7% жира. Другой способ — температурная обработка: при повышении температуры до 70 градусов Цельсия начинает расти термофильная бактерия Thermus aquaticus, которая обитает в регионах, где есть гейзеры с температурой выше 55 градусов. В составе этих бактерий — 61% белка и 16% жира. Для сравнения — в 100 граммах куриной грудки 20-25 граммов белка, в стриплойн-стэйке — 23 грамма.

image
Веджимайт на тостах

Учёным из Университета штата Пеннсильвания за 13 часов испытаний получилось сократить количество твёрдых отходов вдвое. «Представьте, что кто-то сможет с помощью нашей системы перерабатывать 85% углерода и азота из отходов в протеин без использования гидропоники и искусственного света. Это будет фантастическое изобретение для путешествий в дальней космос», — уверен Кристофер Хаус.

Ещё один из родоначальников космических перелётов Константин Циолковский в книге «Вне Земли» о космических колонистах описывал способ создания искусственной гравитации и писал о необходимости растениеводства как в космических аппаратах, так и на других планетах: «Вообразим себе длинную коническую поверхность или воронку, основание или широкое отверстие которой прикрыто прозрачной шаровой поверхностью. Она прямо обращена к Солнцу, а воронка вращается вокруг своей длинной оси (высоты). На непрозрачных внутренних стенках конуса — слой влажной почвы с насаженными в ней растениями».

imageРукопись К.Э. Циолковского «Альбом космических путешествий», 1933 год. Источник

В 1970-е годы в СССР начали разработку замкнутой системы «БИОС-3», которая и сегодня продолжает работать. Система способна обеспечить экипаж из двух-трёх человек в течение полугода водой и воздухом почти на 100% а пищей — на 50% и более. Цели Международного центра замкнутых экологических систем — изучить принципы функционирования таких систем различной степени сложности и разработать научные основы их создания.

В 2000-х Институтом медико-биологических проблем РАН провёл серию экспериментов рамках программы «Марс-500»: добровольцы жили до 520 дней в железном контейнере без алкоголя, сигарет, связи с внешним миром, питаясь только «космической» едой, выращивая салат и горох в оранжереях.

Уже сейчас на Международной космической станции система регенерации воды частично замкнутая. Технический руководитель проекта Системы контроля окружающей среды и жизнеобеспечения Международной космической станции (ECLSS) Робин Карраскилло (Robyn Carrasquillo) отмечал важность советских и российских разработок: «Русские опередили нас в этой области, ещё космические аппараты «Салют» и «Мир» были способны конденсировать влагу из воздуха и использовали электролиз – пропускание электрического тока через воду–для производства кислорода».

Уже на станции «Мир», которая проработала 15 лет на орбите и была в 2001 году затоплена в Тихом океане, работала система регенерации воды из мочи «СРВ-У». Только не все космонавты на МКС согласны пить то, что раньше было мочой.

Картинки по запросу переработка отходов на мкс

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!